304 不銹鋼熱軋板不退火冷軋工藝研究

崔汝飛

（太原鋼鐵（集團）有限公司， 山西 太原 030003）

冷軋是指在常溫狀態(tài)下對鋼帶進行軋制，使鋼帶的厚度逐漸減薄的材料加工方法。冷軋的原料一般為熱軋退火后的鋼卷。304 不銹鋼在冷軋過程中，亞穩(wěn)態(tài)的奧氏體組織會發(fā)生應變誘導馬氏體相變，使得鋼的強度和硬度升高、塑性下降，產(chǎn)生了明顯的加工硬化[1]。隨著軋制道次增多，軋制總變形率增大，加工硬化效應越來越明顯，材料變得越來越硬[2]。常規(guī)退火狀態(tài)下的304 熱軋卷強度和硬度較低，塑性較好，利于軋制。若對熱軋卷不退火直接進行冷軋，可大幅降低材料生產(chǎn)成本。本文通過對退火態(tài)和熱軋態(tài)的熱軋卷強度進行分析，確定試軋工藝參數(shù)，并對試軋成品力學性能進行對比。

1 熱軋卷不退火直接冷軋的可行性分析

1.1 力學性能分析

在生產(chǎn)現(xiàn)場對熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)的304 不銹鋼卷取樣品，進行力學性能檢驗，結果對比如表1 所示。對比熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)304 的力學性能可見，熱軋態(tài)與熱軋退火態(tài)相比，平均屈服強度高80.9 MPa，平均抗拉強度高40.7 MPa，延伸率低5.7%。從力學性能來看，退火前后熱軋304 板的強度差異不大，熱軋未退火態(tài)鋼板的硬化過程比退火狀態(tài)快一點，但并不明顯[3]，對冷軋設備的負荷改變不大。

1.2 金相組織分析

對熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)的304 進行取樣，拋光并使用HCl-FeCl3 溶液侵蝕，金相組織如圖所示。由圖可見，退火后的熱軋卷晶粒已完全回復再結晶。不退火的熱軋卷也發(fā)生了部分回復。

表1 多批次熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)304 不銹鋼板的力學性能

304 不銹鋼在熱軋過程中，發(fā)生動態(tài)的晶粒回復和動態(tài)再結晶，使得熱軋變形過程中產(chǎn)生的加工硬化被不斷釋放。在熱軋完成后，由于鋼卷依舊帶有較高的溫度并在高溫狀態(tài)下持續(xù)一定時間，這個狀態(tài)下鋼帶發(fā)生晶粒回復和再結晶，拉長的晶粒形核變成等軸晶，消除晶粒拉長形成的顯微組織和殘余應力，可以消除一部分的加工硬化。帶鋼在熱軋空冷后，出現(xiàn)與退火處理后類似的特性[4，5]。

圖1 304 冷軋前金相組織

綜合力學性能、加工硬化情況和金相組織，認為目前現(xiàn)場的304 不銹鋼熱軋卷，可以嘗試不經(jīng)退火直接冷軋。

2 冷軋試驗

對未退火的304 熱軋卷進行冷軋，冷軋機采用輥系多、剛性大的二十輥森基米爾軋機，軋制過程中通過調(diào)整支撐輥的凸度以及一中間輥的軸向控制板形，投用ACG 系統(tǒng)控制鋼帶厚度，同時適當增加軋制潤滑油的流量，以提高鋼帶在軋制過程中的冷卻效果。

軋制第一道次時，投用6500 kN 壓力，比普通退火料的壓力高300 kN，但變形率比普通退火料低2%，后續(xù)的道次，軋制壓力均比普通退火料高，但變形率偏低，同樣的軋制總變形率，在軋制力不大幅提高的條件下，不退火直接軋制的卷比退火卷多一個軋制道次，詳見表2。說明熱軋未退火料的變形抗力較大。

表2 軋制主要參數(shù)

后續(xù)對冷軋后的兩種材料進行固溶退火，退火溫度在1050～1150 ℃之間進行。固溶退火的目的是將析出的碳化物重新溶入奧氏體中，同時將冷軋后的條帶組織回復再結晶。

對冷軋+固溶熱處理的材料進行力學性能檢測，結果見表3，原料為熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)的冷軋成品延伸率、屈服強度、抗拉強度均達到標準，但熱軋態(tài)的延伸率略低，強度略高。

表3 冷軋退火后304 鋼板的力學性能

對冷軋+固溶熱處理后材料的金相如圖2 所示，熱軋態(tài)與熱軋退火態(tài)的材料經(jīng)過冷軋固溶處理后，冷軋時被拉長的纖維組織重新形核，發(fā)生再結晶，晶粒均已完全恢復，但熱軋未退火材料的晶粒更細[6,7]。

圖2 冷軋退火后的金相組織

兩種工藝中析出物的固溶、析出過程相同，但熱軋不退火狀態(tài)下直接冷軋時，熱軋態(tài)的等軸晶變?yōu)殚L方形纖維組織，同時一部分的變形功以殘余應力和點陣畸變的形式被保留下來，形成再結晶驅(qū)動力，所以熱軋未退火的鋼卷經(jīng)冷軋后更容易進行固溶退火；而熱軋退火的鋼卷，晶粒會在固溶退火時進一步長大。所以熱軋未退火的材料在冷軋后固溶退火更容易發(fā)生，二是退火后晶粒更細化[8]。

3 結論

1）304熱軋未退火鋼卷可以直接進行冷軋，但軋制抗力比退火態(tài)材料要大。

2）304熱軋未退火鋼卷冷軋后進行固溶退火，晶粒可完全恢復，且晶粒較細。