不銹鋼管冷壓加工后的中間退火

發布時間：2020-06-03 09:44:28 丨 瀏覽次數：

冷加工后，不銹鋼管的內能因晶粒破碎、晶格畸變和吸收部分變形能而增加。而且使不銹鋼管處于不穩定狀態。因此，任何不銹鋼厚壁管在塑性變形后都有恢復其變形前的原始結構的趨勢。在室溫下，由于鋼中原子擴散能力不足，這種不穩定狀態可以保持相當長的一段時間而沒有明顯的變化。然而，如果不銹鋼管被加熱并且其原子擴散能力被提高，冷加工不銹鋼管的結構和性能將發生以下一系列變化。

(a)回收和重結晶

1.回復當加熱溫度不高時，原子的擴散能力仍然較低，因此不會引起不銹鋼厚壁管的顯微組織變化，但晶格的轉變大大減少，從而內應力明顯降低。同時，不銹鋼管的一些物理、化學和力學性能得到了一定程度的恢復，如強度和硬度略有下降，塑性略有提高，而比電阻和腐蝕現象明顯下降。在工業上，厚壁管制造商經常利用這種回收現象在低溫下加熱冷加工的不銹鋼管，進行所謂的“應力消除退火”。

2.當加熱溫度繼續升高時，再結晶冷壓處理后的不銹鋼管顯微組織會因原子遷移率的增加而發生明顯變化，從斷裂、拉長或扁平的晶粒轉變為均勻細小的等軸晶粒。這個變化的過程也是成核和生長的過程。在冷壓處理不銹鋼管的加熱過程中，成核、生長和重新變成新晶粒的過程稱為“再結晶”。然而，應該注意的是在成核和生長過程中晶格類型沒有變化。

再結晶后，不銹鋼管的強度和硬度顯著降低，塑性顯著提高。所有的機械和物理性能都完全恢復到變形前的值。

由于不銹鋼厚壁管的再結晶過程可以完全消除加工硬化組織，并將不銹鋼管恢復到變形前的狀態，因此在工業上廣泛使用所謂的“再結晶退火”(即中間退火)，以消除加工硬化現象，降低硬度，提高不銹鋼管的塑性并繼續加工。

在再結晶退火過程中，如果加熱溫度過高或加熱時間過長，不銹鋼管的晶粒在再結晶后會繼續長大。此時，不僅不銹鋼管的強度降低，而且塑性和韌性也降低，這是應該避免的。

(2)影響再結晶晶粒尺寸的因素

不銹鋼管再結晶退火后的性能與其晶粒尺寸有關。溫州不銹鋼管因為晶粒尺寸不僅影響其強度和塑性，而且明顯影響不銹鋼管的沖擊韌性。實踐證明，晶粒越細，沖擊韌性越好。那么，影響再結晶晶粒尺寸的主要因素是什么？

首先，退火溫度和時間的影響。加熱溫度越高，加熱時間越長，晶粒尺寸越大，其中加熱溫度影響最大。對于工業不銹鋼管，再結晶溫度T主要與不銹鋼管的熔點有關。一般關系如下：

t再結晶=(0.35 ~ 0.40) t是熔化公式中的絕對溫度。

對于工業上的冷加工不銹鋼管和合金，為了消除加工硬化現象，退火溫度一般選擇比開始再結晶溫度高100 ~ 200。例如，純鐵的熔點為1534，其再結晶開始溫度約為450，不銹鋼厚壁管的再結晶溫度略低于450，因此生產用鋼的再結晶退火溫度為600 ~ 700。

其次是退火前不銹鋼管變形程度的影響。從圖中可以看出，當變形程度很小時，晶粒尺寸沒有變化，因為不銹鋼管不會再結晶。然而，當變形程度稍微增加時，再結晶退火合金的晶粒尺寸迅速增長。304不銹鋼管晶粒尺寸最大的變形程度稱為“臨界變形程度”。對于一般的不銹鋼管和合金，臨界變形約為2 ~ 10%。在臨界變形程度下，由于變形非常不均勻，再結晶退火中成核的數量很少，再結晶后得到分布極不均勻的晶粒，從而導致晶粒隨后快速生長。當超過臨界變形程度時，隨著變形程度的增加，不銹鋼管的結構被強烈破壞，產生大量均勻分布的晶核，從而再結晶后獲得細小晶粒。

因此，在制定不銹鋼管壓力加工工藝時，為了獲得優良的組織和性能，必須避免在臨界變形附近進行加工。例如，在工業上冷軋不銹鋼管時，變形程度一般為30 ~ 60%，但不到10%。

此外，不銹鋼管中的雜質和合金元素，以及變形前的原始晶粒尺寸，都會影響再結晶后的晶粒尺寸。