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表面皱折热轧后退火对超纯铁素体表面皱折的影响机理

2022/07/16160 作者:佚名
导读:近年来镍资源的供应紧张和价格波动已经成为制约不锈钢业健康、稳定发展的重要障碍。开发和生产现代节镍、无镍的超纯铁素体不锈钢(w[C N]≤150×10-6),取代部分奥氏体不锈钢成为世界各国不锈钢企业的必然选择。尽量降低碳、氮含量,并加入铌、钛等稳定化元素以固定游离的碳和氮,可使铁素体不锈钢的耐蚀性能、焊接性能、成形性能等显著改善。超纯Cr17铁素体不锈钢就是一种超低碳、氮,铌、钛双稳定化的新品种。

近年来镍资源的供应紧张和价格波动已经成为制约不锈钢业健康、稳定发展的重要障碍。开发和生产现代节镍、无镍的超纯铁素体不锈钢(w[C N]≤150×10-6),取代部分奥氏体不锈钢成为世界各国不锈钢企业的必然选择。尽量降低碳、氮含量,并加入铌、钛等稳定化元素以固定游离的碳和氮,可使铁素体不锈钢的耐蚀性能、焊接性能、成形性能等显著改善。超纯Cr17铁素体不锈钢就是一种超低碳、氮,铌、钛双稳定化的新品种。国内几家不锈钢企业正在大力研发该产品。

铁素体不锈钢薄板在深加工过程中易于产生表面皱折缺陷,即在工件表面出现许多平行于轧制方向的细长条纹。皱折的产生不仅损害了产品的外观,同时也增加了后续抛光过程中的劳动强度,提高了生产成本。这种皱折缺陷与连铸坯中发达的//ND柱状晶组织及粗大的热轧变形组织密切相关。超纯Cr17铁素体不锈钢不能发生α/γ相变的特性进一步加重了柱状晶凝固组织和热轧变形组织的出现,加剧了表面皱折的产生。国内外学者对传统Cr11、Cr17铁素体不锈钢的表面皱折进行了系统的研究,但是,对超纯Cr17铁素体不锈钢表面皱折的研究极少。之前的研究表明,对热轧板进行再结晶退火可显著减轻00Cr17Ti铁素体不锈钢成品板的表面皱折。但是,没有深入系统分析热轧后退火对表面皱折的影响机理。为此,研究以一种超低碳、氮,铌、钛双稳定化的Cr17铁素体不锈钢为实验材料,对热轧后退火和不退火的两种薄板进行相同的冷轧、退火处理,利用金相显微镜、电子背散射衍射(EBSD)技术从显微组织演变、微织构演变的角度系统研究了热轧后退火对成品板表面皱折的影响机理。

表面皱折实验方法

表2 实验用钢的化学成分 实验钢通过中频真空感应炉冶炼并浇铸成50kg钢锭,化学成分如表2所示。铸锭开坯至90mm厚度放入加热炉加热到1200℃,保温1.5小时后,在实验室450×450二辊可逆热轧实验机组上进行热轧。开轧温度为1150℃,经7道次热轧至5mm,终轧温度为850℃,再水冷至约650℃入石棉内堆冷以模拟卷取过程。热轧板的退火仍在加热炉内完成,退火温度为900℃,保温时间约5分钟。再分别将热轧板、热轧退火板酸洗后在110/350×300直拉式四辊可逆冷轧实验机上带张力的条件下进行冷轧,冷轧压下率均为84%,冷轧时使用润滑油进行润滑。最后,冷轧板在RX-36-10多功能贯通式热处理炉内退火,保温温度为900℃,保温时间2分钟。

表面皱折显微组织演变比较

图6 热轧后退火或不退火条件下的组织演变(纵截面) 图6示出了超纯Cr17铁素体不锈钢热轧板退火或不退火条件下的组织演变情况。由图6知,热轧板由于没有发生再结晶而以严重拉长的铁素体组织为特征,变形铁素体粗细不均。经退火后,发生了完全再结晶,变形铁素体晶粒全部被多边形的再结晶晶粒取代,平均晶粒尺寸为41.5μm。冷轧组织由更加拉长的变形铁素体组成,但是,变形铁素体较弯曲且相互挤压,变形铁素体之间的界面较模糊。这种组织是由热轧退火板的再结晶晶粒压扁合并而成,因而变形铁素体较弯曲、晶界较模糊。另外,由图6可知,变形铁素体分为两种。一种内部较光滑,另一种内部存在大量的亚结构并隐约见到少量的变形带。两种变形铁素体内部结构的不同导致了腐蚀后明暗程度的不同。经最终退火后,变形组织完全被等轴的再结晶晶粒取代,晶粒大小较均匀,平均晶粒尺寸为22.8μm。热轧板不经退火而直接冷轧后的组织也由严重拉长的变形铁素体组成,但是,变形铁素体较细窄、平直,变形铁素体之间层次较分明。这种组织由热轧组织进一步压扁而成,因而具有更加明显的层状特征。另外,由图6可知,变形铁素体也由内部较光滑和内部亚结构较多的两种铁素体组成。经最终退火后,变形铁素体也完全被等轴的再结晶晶粒取代,但是,晶粒较小,平均晶粒尺寸为17.5μm,并且,晶粒大小不均。两种成品板晶粒尺寸的不同归因于冷轧组织的不同。显然,与热轧退火板相比,热轧板具有更多的变形储能和缺陷(如位错、晶界、亚晶界等),再经相同的冷轧工艺后,热轧板的冷轧板为再结晶提供了更多的形核位置,因此,再结晶晶粒较多,晶粒较小且不均匀。

表面皱折研究结论

(1)超纯Cr17铁素体不锈钢冷轧退火板的显微组织、微织构及表面皱折显著依赖于冷轧前的组织及微织构形态。通过在热轧后引入再结晶退火可以显著弱化热轧形变织构,降低热轧板板宽方向的织构梯度并提高各取向晶粒分布的均匀性,从而对冷轧退火板的显微组织、微织构及表面皱折产生有利的遗传影响。

(2)与热轧后不退火相比,热轧后退火能够使冷轧退火板获得更加均匀的组织,显著减少低塑性应变比的{001}、{116}、{112}晶粒簇,破碎粗大的{111}带状晶粒簇,提高各取向晶粒分布的均匀性。从而使成品板的最大皱折高度和平均皱折高度分别降低37.0%、35.6%。 2100433B

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