退火工艺对304HC奥氏体不锈钢钢丝组织和性能的影响

第３６卷第１期　２０１３年２月　武汉科技大学学报　Ｖｏ１．３６。Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０１３　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　退火工艺对３　Ｏ　４　Ｈ　Ｃ奥氏体不锈钢　钢丝组织和性能的影响　裴　宇，宋仁伯，杨富强，高　酷，邓　鹏　（北京科技大学材料科学与工程学院，北京，１０００８１）　摘要：对３０４ＨＣ奥氏体不锈钢钢丝在不同退火工艺制度下的性能和组织进行检测和观察，分析不同退火工艺　参数对其组织和性能的影响规律。结果表明，退火后３０４ＨＣ奥氏体不锈钢钢丝的显微组织基本为等轴奥氏　体晶粒，若退火温度较低或走线速率较快，则会出现大量的第二相组织；选用退火温度１０５０℃、走线速率４　ｍ／ｒａｉｎ、快冷的退火工艺，３０４ＨＣ奥氏体不锈钢钢丝的组织发生再结晶、第二相组织奥氏体化，材料获得较好　的塑性，同时也获得比较优异的综合性能。　关键词：３０４ＨＣ不锈钢钢丝；退火软化；力学性能；再结晶　中图分类号：ＴＧＩ５６．２１　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４—３６４４（２０１３）０１　００２６—０６　３０４ＨＣ奥氏体不锈钢是在原３０４不锈钢的　基础上加入１．０　～３．０　的Ｃｕ，使其冷加工性　能和耐腐蚀性能得以提高的一种新的不锈钢材　料。３０４ＨＣ奥氏体不锈钢不能通过热处理手段　进行强化，但可以通过形变的方式提高其强度，即　对奥氏体不锈钢进行多次拉拔，利用强烈的加工　硬化来提高奥氏体不锈钢钢丝的强度　］。拉拔　后，微观上钢丝内滑移面及晶界上将出现大量位　错，致使点阵产生畸变。随着变形的进行，畸变量　增加，钢丝的变形抗力和强度提高，而塑性降低。　当加工硬化达到一定程度，继续变形时，钢丝便会　产生裂纹甚至有断裂的危险。因此，在３Ｏ４ＨＣ不　３．８　ｍｍ一　３．４５　ｍｍ）的冷拉拔后，将　３．４５　ｍｍ的钢丝分别于１０５０、１０８０、１１００℃的退火温　度和４、６、８　ｍ／ｍｉｎ的走线速率下进行连续退火。　采用Ｌｅｉｃａ　ＤＭＲ金相显微镜观察退火后试　样的微观组织形貌。采用ＣＭＴ４１０５拉伸试验机　对退火后的钢丝进行拉伸实验，测量其力学性能，　主要指标为屈服强度、抗拉强度及延伸率。　表１盘元的化学成分（ｗ　／％）　Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｄｉｓｃ　ｙｕａｎ　Ｃ　Ｍｎ　Ｓｉ　Ｐ　Ｓ　Ｎｉ　Ｃｒ　Ｃｕ　０　０２７　】２２　０　３５　０　０３】０　００］　８］０　】８．２６　２　５２　锈钢钢丝拉拔过程中，一般都必须进行软化退火，　２结果与分析　２．１　盘元及硬线的金相组织分析　图１为　５．５　ｍｍ盘元的金相组织形貌照片。　消除其残余应力，提高材料塑性，消除加工硬化，　以便能进行下一道加工ｌ２］。为了选择最佳的退火　工艺参数，需要对钢丝加工硬化和退火软化的规　律及机理进行深入研究。本文通过对３０４ＨＣ不　锈钢钢丝冷拉拔，对拉拔试样进行退火，研究不同　由图１中可见，该３０４ＨＣ盘元的组织大多为等轴　奥氏体晶粒，同时存在少量退火孪晶；边部组织晶　粒尺寸较大（２０　ｍ），而芯部组织晶粒尺寸较小　（１５　ｍ）。从图１中还可以看到大量的第二相组　织（ａ铁素体），呈黑色点状均匀分布在芯部横截　退火工艺条件对其组织和性能的影响，以期为实　际生产工艺的制定提供依据。　１实验材料与方法　实验材料为某厂生产的直径为５．５　ｍｍ的　３０４ＨＣ盘元，其化学成分如表１所示。　盘元经过３个道次（　５．５　ｍｍ—　４．５　ｍｍ一　收稿１３期：２０１２－０９　１３　面上，相对应地在芯部纵截面上存在部分带状组　织，沿变形方向分布。第二相产生的原因应该是　由于热轧后固溶处理时保温时间过短或加热温度　偏低，使纤维组织中出现ａ铁素体。同时，形变过　程中亚稳　相也会转变为具有铁磁性的体心立方　作者简介：裴　￣－（１９８８），男，北京科技大学硕士生ｊＥ－ｍａｉｌ：ｊｙ１　６４００４４＠１６３．ｃｏｒｎ　．通讯作者：宋仁伯（１　９７Ｏ一），男，北京科技大学教授，博士生导师Ｅ－ｍａｉ１：ｓ。ｎｇｒｂ＠ｍａｔｅｒ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ　．２０１３年第１期　裴　字。等：退火工艺对３０４ＨＣ奥氏体不锈钢钢丝组织和性能的影响　属热处理学报，１９９２，１３（１）：３５—３９．　３１　组织基本为等轴奥氏体晶粒，若退火温度较低或　走线速率较小则会出现大量的第二相铁素体组　织；若退火温度较高或走线速率较小则第二相铁　素体组织数量较少。　［３］陆世英，张延凯，杨长强．不锈钢［Ｍ］．北京：原子能　出版社，１９９５：１６６—１６８．　［４］　陈德和．不锈钢的性能与组织［Ｍ］．北京：机械工业　出版社，１９７７：１４９—１５２．　（２）随退火温度的升高和走线速率的降低，钢　丝中晶粒增大且大小均匀，有助于增强材料的成　［５］　肖纪美．合金相与相变［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，　２００４：２７４．　型性能。当在１０５０℃或１０８０。Ｃ下退火时，走线　速率对钢丝力学性能的影响较大；当在１１００℃下　退火时，走线速率对钢丝力学性能影响程度减弱；　降低走线速率有利于增加钢丝断面延伸率。　（３）选用１０５０。Ｃ退火、走线速率为４　ｍ／ｒａｉｎ　［６］毛萍莉，苏国跃，孔凡亚，等．１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ超高强度　不锈钢丝的微观组织分析［Ｊ］．热加工工艺，２００４　（２）：３２—３３．　［７］索科尔．双相不锈钢［Ｍ］．李丕钟，王欣增，译．北京：　原子能出版社，１９７９：１０８．　并快速冷却的退火工艺，组织发生再结晶，第二相　组织奥氏体化，晶粒大小均匀，材料获得较好的塑　性，同时也获得比较优异的综合性能。　参　考　文　献　［１］　方威，李窘，胡小军．高强度ＳＵＳ３０４不锈钢线切割　丝生产工艺研究［Ｊ］．金属材料研究，１９９９，２５（３）：　２１．　［８］李慧琴，张跃华，毛洪明，等．３０４不锈钢冷轧及退火　工艺优化的实验研究［Ｊ］．材料热处理技术，２Ｏ１Ｏ　（４）：１７４—１７６．　［９］Ｌｌｅｗｅｌｌｙｎ　Ｄ　Ｔ．Ｗｏｒｋ　ｈａｒｄｅｎｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｉｎ　ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ—　ｇＹ，１９９７，１３（５）：３８９－３９７．　［１Ｏ］Ｂｏｗｋｅｔｔ　Ｍ　Ｗ，Ｋｅｏｗｎ　Ｓ　Ｒ，Ｈａｒｒｉｅｓ　Ｄ　Ｒ．Ｑｕｅｎｃｈ—　ａｎｄ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ—ｉｎｄｕｃｅｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｉｎ　ｔｗｏ　ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．Ｍｅｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９８２，１６（１１）：　５Ｏ卜５Ｏ９．　９Ｔｉ不锈钢的形变［Ｊ］．金　［２］　石德珂，杨桂应．１Ｃｒ１８ＮｉＥｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　３０４ＨＣ　ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ　ｗｉｒｅ　Ｐｅｉ　Ｙｕ，Ｓｏｎｇ　Ｒｅｎｂｏ，Ｙａｎｇ　Ｆｕｑｉａｎｇ，Ｇａｏ　Ｚｈｅ，Ｄｅｎｇ　Ｐｅｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　３０４ＨＣ　ａｕｓｔｅｎｉｔｉｅ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ　ｗｉｒｅ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｎ—　ｎｅａｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｗｅｒｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｒｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｒｅ　ａｆｔｅｒ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｉｓ　ａｕｓｔｅｎｉｔｅ　ｅｑｕｉａｘｅｄ　ｇｒａｉｎｓ，ｙｅｔ　ｉｆ　ｔｈｅ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ｃｏｍｐａｒａ—　ｔｉｖｅｌｙ　ｌｏｗ　ｏｒ　ｔｈｅ　ｗｉｒｅ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｉｓ　ｔｏｏ　ｆａｓｔ，ａ　ｇｒｅａｔ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｓｅｃｏｎｄ　ｐｈａｓｅ　ｗｉｌｌ　ａｐｐｅａｒ．Ａｎｎｅａｌｅｄ　ａｔ　１０５０℃ｆｏｒ　４ｍ／ｍｉｎ，ｔｈｅ　ｗｉｒｅ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄ，ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｐｈａｓｅ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ａｕｓｔｅｎ—　ｉｔｉｚｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｉｒｅ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：３０４　ＨＣ　ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ　ｗｉｒｅ；ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　［责任编辑郑淑芳］