冷轧压下率对06Cr19Ni10不锈钢组织和性能的影响

通过OMSEMXRD、拉伸性能测试和硬度测试等,研究了不同冷轧压下率对06Cr19Ni10不锈钢组织和性能的影响。研究表明:冷轧压下率在15%45%时,随着压下率的增加,06Cr19Ni10试验钢组织晶粒中滑移带增多,晶界附近交叉滑移带塞积加剧,晶界变形越来越明显,越来越多的奥氏体组织转变为马氏体组织,06Cr19Ni10不锈钢试样抗拉强度、屈服强度和硬度逐渐增大,伸长率逐渐降低。压下率45%06Cr19Ni10不锈钢试样抗拉强度、屈服强度和硬度分别达到1301MPa1236MPa441HV,伸长率降低到3%

06Cr19Ni10是一种在18-8型奥氏体不锈钢的基础上发展演变而来的钢,具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性,在建材、化学、食品工业等方面均有良好的应用。不锈钢产品多数以板材为主,当前冷轧不锈钢板材向高强度、更宽更薄发展。随着近年来我国经济的高速发展,不锈钢冷轧板的需求也增长迅速。06Cr19Ni10不锈钢通常经过轧制、冲压等加工来满足不同行业对材料形状与性能的要求。06Cr19Ni10不锈钢冷轧生产难度较大,经过塑性变形后,钢的组织与性能均有较大变化。因此,本文以06Cr19Ni10不锈钢为对象,研究了不同冷轧压下率对钢组织和性能的影响规律,为合理优化钢冷轧工艺提供借鉴。

1试验材料与方法

试验选用热轧06Cr19Ni10不锈钢,其化学成分如表1所示。

采用线切割从热轧板上切取150 mm×80 mm×3mm冷轧试样,通过300mm四辊冷轧试验机进行钢15%30%45%变形量的冷轧,研究不同轧制压下率对06Cr19Ni10不锈钢组织与性能的影响规律。组织观察试样沿轧制方向切取,试样经过研磨、抛光后,腐蚀观察面30 s后清洗吹干,使用OLTMPUS-BX51M光学显微镜和ZeissLibra200FE透射电镜进行显微组织观察并拍照。采用DX-1000X射线衍射分析仪分析试样的相组成。根据GB/T228-2010标准要求,在冷轧试样1/4宽度处沿轧制方向切割、制作拉伸试样,通过CMT5205万能试验机完成试样的室温拉伸试验。通过HMV-2T显微硬度计对不同试样进行硬度测试,加载载荷0.49N,保持时间10s。每种试样选取5个点测量,取均值作为硬度值测试结果。

2试验结果分析

2.1压下率对试验钢组织的影响

不同压下率试验钢显微组织如图1所示。从图1可见,随着压下率的逐渐增大,试验钢组织晶粒中滑移带增多,晶界变形越来越明显。从图1a)可发现,在冷轧压下率15%时,试样组织中晶粒变形明显,有较多的滑移带出现在晶粒内部,有晶粒碎化现象出现。从图1c)可见,当压下率达到45%时,组织中晶粒发生较大变形,晶粒被高密度位错分割发生碎化,晶界模糊。不同压下率试验钢SEM照片如图2所示。从图2可发现,压下率15%的试样组织中晶界附近有交叉滑移带塞积。随着压下率的增大,塞积加剧造成晶界变形。变形使马氏体在滑移带交叉处形核、长大,在滑移带交叉处有马氏体组织存在。

不同压下率的试验钢XRD图谱如图3所示。奥氏体钢在室温塑性变形过程中,由于应变可以诱发马氏体相变,由图3可见,压下率为0%的钢试样的XRD图谱中未观察到马氏体衍射峰,通过试样显微组织观察可知,压下率达到15%时,由于交叉滑移带数量增多,马氏体在滑移带交叉处的更多位置形核,在衍射图谱中,压下率15%的试样衍射图谱已经出现马氏体衍射峰,随着压下率增大,马氏体衍射峰强度增强。压下率45%的试样衍射图谱中奥氏体峰减弱,马氏体明显增强,因此说明随着压下率的增加,钢组织中更多的奥氏体组织转变为马氏体组织。

2.2压下率对试验钢性能的影响

不同压下率的试验钢力学性能测试结果如表2所示。从表2数据可见,随着压下率的增加,试样的抗拉强度、屈服强度和硬度均逐渐增大,伸长率逐渐降低。压下率45%试样的抗拉强度、屈服强度和硬度分别达到了1301MPa1236MPa441HV,伸长率降低到3%。产生这样变化趋势的主要原因是钢在不同压下率的冷轧过程中,变形导致了马氏体相变,组织中的部分奥氏体转变为强度较高的马氏体,马氏体随着压下率的增大逐渐增多,所以试样强度增大。另外在冷轧过程中,晶粒内位错发生滑移,位错滑移到晶界附近受到阻碍,出现位错塞积,滑移无法继续,材料变形受到阻碍,使得试样强度增加,塑性降低。压下率从15%提高到45%,试样硬度从379HV增加到441HV,硬度提高的主要原因是马氏体相变后,马氏体硬度高于基体,使得材料硬度提高,同时压下率提高后,晶粒内形成位错交割塞积,出现晶粒碎化现象,细小晶粒附近位错塞积,导致需要更大外力作用才能发生变形,这也是试样硬度提高的一个原因。

3结论

1)在压下率15%45%,随着冷轧压下率的增加,06Cr19Ni10不锈钢组织晶粒中滑移带增多,晶界附近交叉滑移带塞积加剧,晶界变形越来越明显,越来越多的奥氏体组织转变为马氏体组织。

2)在压下率15%45%,随着冷轧压下率的增加,06Cr19Ni10不锈钢试样抗拉强度、屈服强度和硬度均逐渐增大,伸长率逐渐降低,压下率45%06Cr19Ni10不锈钢试样抗拉强度、屈服强度和硬度分别达到1301MPa1236MPa441HV,伸长率降低到3%

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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