楊漢貴

摘 要：針對控軋冷軋工藝影響不銹鋼性能方面的內(nèi)容展開了探討，結合具體的研究實例，詳細闡述和分析了控軋冷軋工藝影響不銹鋼的顯微組織和力學性能，以期能為有關方面的工作提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：控軋冷軋工藝；不銹鋼；顯微組織；力學性能

中圖分類號：TG335.12 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.070

所謂“控軋冷軋工藝”，是一種主要用于生產(chǎn)板材的技術。該工藝的核心是在軋制過程中通過控制加熱溫度、軋制過程和冷卻條件等工藝參數(shù)，改善鋼材的強度、韌性和焊接性能，并將其應用于相關工作中。而不銹鋼的組織和性能經(jīng)過控軋冷軋的工藝改進后是否能提高，對相關企業(yè)來說有重要的意義?；诖?，本文探討了控軋冷軋工藝對不銹鋼性能的影響，相信會對相關工作有所幫助。

1 實驗方法

原料為某廠生產(chǎn)的0.99 mm厚的301不銹鋼薄板，其成分如表1所示。在實驗室的小型軋機上對薄板進行了多道次的冷軋，軋制后的鋼板厚度不同，從不同厚度的鋼板上截取試樣，截取方向平行于板材面。利用HV-1000顯微硬度儀測量其硬度，并利用顯微鏡觀察組織金相。拉伸試驗是在室溫下進行的，選用的設備為DNS200微機控制的電子萬能試驗機。在試驗時，將拉伸速度設為1 mm/min。對于拉伸試驗的試樣，則按照相關樣式將母材薄板沿軋制方向線切割，利用維式硬度計測量定長拉伸時的硬度，并利用射線衍射儀進行相關的鑒定，最后利用Origin回歸擬合數(shù)據(jù)。

表1 301不銹鋼薄板成分w（%）

C Si Mn P S Cr Ni N Fe

0.09 0.51 1.05 0.032 0.003 16.15 6.1 0.06 余量

2 結果與討論

2.1 顯微組織

得到了不同冷軋變形樣品后，利用光學顯微鏡進行觀察，得到圖1所示的顯微照片。從圖1中可以看出形變誘導馬氏體相變后的狀況，包括數(shù)量、形態(tài)和奧氏體相。經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，由于受到了較大的壓應力和剪切應力的作用，冷軋后的試樣出現(xiàn)了較大量的α′-馬氏體，并且相界清晰可見，而前者數(shù)量較少，相界模糊。經(jīng)過觀察后發(fā)現(xiàn)，馬氏體的成分主要為互相平行的板條組成的板條馬氏體，這是因為其含碳量較低。這種板條馬氏體具有位錯密度較高的亞結構，所以，又被稱為位錯馬氏體。α′-馬氏體首先要形核，緊接著就要生長，生長一般會偏向于剪切帶一側。隨著冷軋過程的不斷繼續(xù)，馬氏體的核也漸漸長大，含量也不斷地隨著變形量而增加，原核在這一過程便會漸漸消失。

變形量不同，馬氏體的含量也不同。隨著變形量的增大，馬氏體的含量也在不斷增大，奧氏體的含量在不斷減小。衍射峰的強度也與冷軋變形量有關。從圖1中可以看出，當冷軋變形量達到29%時，隨著變形量的增加，衍射峰明顯變強，相反，奧氏體相的衍射峰值則變?nèi)?。在拉伸試樣時，由于拉伸的效果和變形量不及冷軋，所以，其處于中間階段。這樣的結果顯然是與先前的相關研究結果相吻合。以上的分析為301不銹鋼加工硬化機理提供了理論依據(jù)。

2.2 力學性能

經(jīng)過分析得到如圖3所示的301不銹鋼硬度在冷軋時與變形量之間的關系，即擬合以后的曲線。擬合后的表達式為：

. （1）

式（1）中：y為鉬含量（微克數(shù)）；x為儀器讀數(shù)；x0、dx、A1、A2均為常數(shù)，表示奧氏體不銹鋼材料組別。具體的取值情況如表2所示。

從圖3中可以看出，開始時，硬度隨著壓下率的變大而增大，其速度還是比較快的，在超過了35%的冷軋壓下率后，硬度增大的速度逐漸放緩，并漸漸趨近于1個極限飽和值。在冷軋壓下變形率超過35%后，形變誘導使組織中生成了大量的馬氏體，進而增加了相變的難度，相變速率放緩，位錯密度增大，硬度就會漸漸趨向于飽和狀態(tài)。

表2 對原始數(shù)據(jù)擬合得到的擬合函數(shù)表達式的系數(shù)值

硬度類別 x0 dx A1 A2

冷軋硬度 3.981 11.650 -4.278 532.345

定長拉伸硬度 -97.151 23.745 -24 151.780 625.755

全拉伸強度 20.185 10.136 149.756 1 327.100

圖1 兩種奧氏體不銹鋼硬度與冷軋壓下率的關系

通過比較圖1（a）和圖1（b）發(fā)現(xiàn)，即便是二者在尺寸上具有較大的差距，但是，301奧氏體不銹鋼的硬化機理與304奧氏體不銹鋼的硬化機理接近，都處于加工前期。隨著變形量的增大，硬化速率也比較大，后期硬化速率則放緩趨近于平緩。通過后面的相關實驗可得，由于形變誘導馬氏體相變造成了加工組織硬化現(xiàn)象。當然二者也存在不同之處，在塑性方面，304不銹鋼顯然是優(yōu)于301不銹鋼的，而在初始時和冷軋加工過程中，301不銹鋼的硬度優(yōu)于304不銹鋼。由測試可得，取冷軋時的變形量為50%，通過曲線可以獲得301不銹鋼的硬度，其大約為520 HV，而實際讀取的304不銹鋼的硬度值則為477 HV。圖2為301奧氏體不銹鋼定長拉伸變形量-硬度及其擬合曲線。與圖1對比發(fā)現(xiàn)，二者在變形量低于41%時，變化趨勢是一樣的。但是，拉伸在硬度達到最大值時，形變量小于冷軋時，其硬度達到了最大值的形變量。圖3為301奧氏體不銹鋼母材拉伸工程應力-應變及

其擬合曲線。由以上分析可知，形變誘導馬氏體相變是301不銹鋼在不同的加工工藝下硬度和強度不斷增大的原因。

圖2 301奧氏體不銹鋼定長拉伸 圖3 301奧氏體不銹鋼母材拉伸工

變形量-硬度及其擬合曲線 程應力-應變曲線及其擬合曲線

通過以上分析可知，對于冷軋，大部分奧氏體是在形變量為75%左右完成轉變的，再繼續(xù)變形時，不但具有相變和變形，由于不斷生成馬氏體，主要以板條馬氏體為主，位錯密度會不斷增加，最終導致變形抗力不斷增加，硬度、強度的增大變緩。比較母材拉伸和經(jīng)過20%變形量冷軋后，拉伸的工程應力-應變曲線發(fā)現(xiàn)，二者的加工硬化效果旗鼓相當。但是，不同的屈服強度表明了冷軋對材料屈服強度的提高還是很顯著的；而冷軋后的塑性卻降低了。之所以會這樣是因為，在冷軋過程中，奧氏體經(jīng)形變誘導馬氏體相變是在強度和硬度提高的同時降低了其塑性。

3 結束語

綜上所述，深入分析和探討了控軋冷軋工藝對不銹鋼顯微組織和力學性能的影響，并結合了具體的實驗案例，詳細闡述了相關方面的內(nèi)容，旨在為相關工作提供參考和幫助。

參考文獻

[1]王涇文.預冷軋對1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼力學性能的影響[J].熱加工工藝，2004（02）.

[2]裴宇，宋仁伯，楊富強，等.退火工藝對304HC奧氏體不銹鋼鋼絲組織和性能的影響[J].武漢科技大學學報，2013（01）.

〔編輯：白潔〕