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            冷軋壓下率對06Cr19Ni10不銹鋼組織和性能的影響

            通過OM、SEM、XRD、拉伸性能測試和硬度測試等,研究了不同冷軋壓下率對06Cr19Ni10不銹鋼組織和性能的影響。研究表明:冷軋壓下率在15%45%時,隨著壓下率的增加,06Cr19Ni10試驗鋼組織晶粒中滑移帶增多,晶界附近交叉滑移帶塞積加劇,晶界變形越來越明顯,越來越多的奧氏體組織轉變為馬氏體組織,06Cr19Ni10不銹鋼試樣抗拉強度、屈服強度和硬度逐漸增大,伸長率逐漸降低。壓下率45%06Cr19Ni10不銹鋼試樣抗拉強度、屈服強度和硬度分別達到1301MPa、1236MPa441HV,伸長率降低到3%。

            06Cr19Ni10是一種在18-8型奧氏體不銹鋼的基礎上發展演變而來的鋼,具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械特性,在建材、化學、食品工業等方面均有良好的應用。不銹鋼產品多數以板材為主,當前冷軋不銹鋼板材向高強度、更寬更薄發展。隨著近年來我國經濟的高速發展,不銹鋼冷軋板的需求也增長迅速。06Cr19Ni10不銹鋼通常經過軋制、沖壓等加工來滿足不同行業對材料形狀與性能的要求。06Cr19Ni10不銹鋼冷軋生產難度較大,經過塑性變形后,鋼的組織與性能均有較大變化。因此,本文以06Cr19Ni10不銹鋼為對象,研究了不同冷軋壓下率對鋼組織和性能的影響規律,為合理優化鋼冷軋工藝提供借鑒。

            1試驗材料與方法

            試驗選用熱軋06Cr19Ni10不銹鋼,其化學成分如表1所示。

            采用線切割從熱軋板上切取150 mm×80 mm×3mm冷軋試樣,通過300mm四輥冷軋試驗機進行鋼15%、30%45%變形量的冷軋,研究不同軋制壓下率對06Cr19Ni10不銹鋼組織與性能的影響規律。組織觀察試樣沿軋制方向切取,試樣經過研磨、拋光后,腐蝕觀察面30 s后清洗吹干,使用OLTMPUS-BX51M光學顯微鏡和ZeissLibra200FE透射電鏡進行顯微組織觀察并拍照。采用DX-1000X射線衍射分析儀分析試樣的相組成。根據GB/T228-2010標準要求,在冷軋試樣1/4寬度處沿軋制方向切割、制作拉伸試樣,通過CMT5205萬能試驗機完成試樣的室溫拉伸試驗。通過HMV-2T顯微硬度計對不同試樣進行硬度測試,加載載荷0.49N,保持時間10s。每種試樣選取5個點測量,取均值作為硬度值測試結果。

            2試驗結果分析

            2.1壓下率對試驗鋼組織的影響

            不同壓下率試驗鋼顯微組織如圖1所示。從圖1可見,隨著壓下率的逐漸增大,試驗鋼組織晶粒中滑移帶增多,晶界變形越來越明顯。從圖1a)可發現,在冷軋壓下率15%時,試樣組織中晶粒變形明顯,有較多的滑移帶出現在晶粒內部,有晶粒碎化現象出現。從圖1c)可見,當壓下率達到45%時,組織中晶粒發生較大變形,晶粒被高密度位錯分割發生碎化,晶界模糊。不同壓下率試驗鋼SEM照片如圖2所示。從圖2可發現,壓下率15%的試樣組織中晶界附近有交叉滑移帶塞積。隨著壓下率的增大,塞積加劇造成晶界變形。變形使馬氏體在滑移帶交叉處形核、長大,在滑移帶交叉處有馬氏體組織存在。

            不同壓下率的試驗鋼XRD圖譜如圖3所示。奧氏體鋼在室溫塑性變形過程中,由于應變可以誘發馬氏體相變,由圖3可見,壓下率為0%的鋼試樣的XRD圖譜中未觀察到馬氏體衍射峰,通過試樣顯微組織觀察可知,壓下率達到15%時,由于交叉滑移帶數量增多,馬氏體在滑移帶交叉處的更多位置形核,在衍射圖譜中,壓下率15%的試樣衍射圖譜已經出現馬氏體衍射峰,隨著壓下率增大,馬氏體衍射峰強度增強。壓下率45%的試樣衍射圖譜中奧氏體峰減弱,馬氏體明顯增強,因此說明隨著壓下率的增加,鋼組織中更多的奧氏體組織轉變為馬氏體組織。

            2.2壓下率對試驗鋼性能的影響

            不同壓下率的試驗鋼力學性能測試結果如表2所示。從表2數據可見,隨著壓下率的增加,試樣的抗拉強度、屈服強度和硬度均逐漸增大,伸長率逐漸降低。壓下率45%試樣的抗拉強度、屈服強度和硬度分別達到了1301MPa、1236MPa441HV,伸長率降低到3%。產生這樣變化趨勢的主要原因是鋼在不同壓下率的冷軋過程中,變形導致了馬氏體相變,組織中的部分奧氏體轉變為強度較高的馬氏體,馬氏體隨著壓下率的增大逐漸增多,所以試樣強度增大。另外在冷軋過程中,晶粒內位錯發生滑移,位錯滑移到晶界附近受到阻礙,出現位錯塞積,滑移無法繼續,材料變形受到阻礙,使得試樣強度增加,塑性降低。壓下率從15%提高到45%,試樣硬度從379HV增加到441HV,硬度提高的主要原因是馬氏體相變后,馬氏體硬度高于基體,使得材料硬度提高,同時壓下率提高后,晶粒內形成位錯交割塞積,出現晶粒碎化現象,細小晶粒附近位錯塞積,導致需要更大外力作用才能發生變形,這也是試樣硬度提高的一個原因。

            3結論

            1)在壓下率15%45%,隨著冷軋壓下率的增加,06Cr19Ni10不銹鋼組織晶粒中滑移帶增多,晶界附近交叉滑移帶塞積加劇,晶界變形越來越明顯,越來越多的奧氏體組織轉變為馬氏體組織。

            2)在壓下率15%45%,隨著冷軋壓下率的增加,06Cr19Ni10不銹鋼試樣抗拉強度、屈服強度和硬度均逐漸增大,伸長率逐漸降低,壓下率45%06Cr19Ni10不銹鋼試樣抗拉強度、屈服強度和硬度分別達到1301MPa、1236MPa441HV,伸長率降低到3%。

            文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|不銹鋼換熱管

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