冷平整對純鎳帶材力學性能和顯微組織的影響

牛蓉蓉，劉 娜，李曉軍，陳媛媛，魏 幸

（寶雞鈦業(yè)股份有限公司，陜西 寶雞 721014）

1 前言

純鎳帶材由于其優(yōu)異的耐蝕性能、良好的力學性能，高的耐熱性及特殊的電、磁和熱膨脹性能，而被廣泛應用于化工、電子、電動自行車、儀器儀表等行業(yè)。目前，隨著國內(nèi)有色行業(yè)帶式生產(chǎn)設備、工藝日趨完善化、穩(wěn)定化，高品質(zhì)鎳帶的供應也逐漸打破長期依賴進口的局面。在實際工業(yè)化生產(chǎn)中，鎳帶材經(jīng)過成品退火后，為了獲得平直的板形和較高的抗拉、屈服強度，需對退火后的純鎳帶材進行小變形量冷平整，本文旨在研究退火態(tài)純鎳帶卷經(jīng)過不同變形量的冷平加工，其力學性能和組織的變化趨勢。

文章采用四種不同變形量對退火態(tài)純鎳帶材進行冷平整，之后取樣測試其力學性能及顯微組織，為純鎳帶材生產(chǎn)加工提供數(shù)據(jù)參考。

2 實驗

2.1 實驗方案

試驗采用一個規(guī)格為1.0mm×300mm×20m的退火態(tài)純鎳卷材，帶材經(jīng)過真空卷式退火，表面光亮無污染。直接利用20輥冷軋機進行變形量分別為3%、6%、9%和12%冷平整之后，進行取樣測試帶材性能。

2.2 試樣制備

試樣制備為拉伸試樣，按每個變形量冷平之后分別取橫、縱向拉伸試樣各3個，橫向金相各1個。分別進行拉伸性能（標距為d0=12.5mm）、表面維氏硬度測試和顯微組織觀察。

2.3 測試方法

將拉伸試樣加工成標準試樣，在CMT5105電子萬能試驗機上測試室溫拉伸性能，試驗方法ASTM E8/E8M-2013a，實驗結果取三個試樣的平均值。使用Axiovert200mat光學顯微鏡進行顯微組織觀察并拍攝照片，試驗方法GB/T6394-2002。

3 結果與討論

3.1 冷平整變形量對純鎳帶材性能的影響

3.1.1 對強度的影響

圖1為退火態(tài)純鎳帶材在通過不同變形量冷平整后橫向（T）和縱向（L）的室溫力學性能。由圖1可見，抗拉強度隨著冷平整變形量的增加變化不明顯，橫向比縱向略高20MPa。屈服強度隨著冷平整變形量的增加而顯著提高，冷平整量12%時達到峰值370MPa，提高了近三倍，且縱橫向差異不大；伸長率隨著冷平整變形量的增加呈逐漸降低的趨勢。

圖1 純鎳帶材經(jīng)過冷平整后的力學性能

圖2 純鎳帶材經(jīng)過冷平整后的表面硬度

圖3 純鎳帶材經(jīng)過冷平整后的顯微組織

3.1.2 對硬度的影響

圖2是經(jīng)過不同變形量冷平整后鎳帶表面硬度值變化曲線。隨著冷平整量的增加，維氏硬度呈現(xiàn)出遞增趨勢。變形量從3%增加到12%，維氏硬度從102提高到163，提高了60%。

3.2 冷平整對純鎳帶材顯微組織的影響

圖3為退火態(tài)純鎳帶材經(jīng)過四種不同的變形量冷平整后的橫向（T向）顯微組織。由圖（a）～（d）可以看出，完全再結晶退火后的鎳帶經(jīng)過20輥冷軋機平整后，晶粒發(fā)生了再結晶，具有多邊形的晶界。由于冷平整變形量小，（a）、（b）和（c）三圖中晶粒都未破碎，有完整的多邊形晶界，隨著冷平整變形量的增加，圖（d）中少量晶粒開始發(fā)生破碎、拉長，呈現(xiàn)出纖維化趨勢。這種顯微組織也能很好的解釋該變形量下抗拉、屈服強度最高，伸長率最低的現(xiàn)象。

4 結論

（1）純鎳帶材冷平整后，隨著平整變形量的增加，抗拉強度呈遞增趨勢，屈服強度隨著冷平整變形量的增加而顯著提高，冷平整變形量12%時達到峰值370MPa，縱橫向差異不大；伸長率隨著冷平整變形量的增加逐漸降低。

（2）經(jīng)過不同變形量冷平整后，維氏硬度明顯提高，在變形量達到12%時，鎳帶表面維氏硬度可達163。

（3）退火態(tài)的純鎳帶材經(jīng)過冷平整后，顯微組織基本都是多邊形的完整晶粒，只有變形量為12%時，少量晶粒有被破碎、拉長的趨勢。