退火温度对铁素体不锈钢热轧板组织与性能的影响

　　Cr17铁素体不锈钢广泛应用于建筑、装饰、食品机械、家电等行业，具有线膨胀系数小、导热系数大、耐氯化物应力腐蚀能力强以及冷加工性能好等优点[1]。

　　随着国际镍需求量的增加，资源供应紧张，不含镍或低镍的铁素体不锈钢更显现出低成本的优势，其用量不断增加。但传统铁素体不锈钢存在着韧脆转变温度高、室温韧性低、晶间腐蚀敏感等不足之处[2]。有研究表明这些缺陷的产生与杂质元素及其析出物有关，通过控制轧制退火过程的工艺能有效改善铁素体不锈钢的成形性能[3]。

　　为合理制定Cr17铁素体不锈钢板的热轧退火工艺，本文拟通过研究相关热轧退火过程中组织及性能演变规律，分析不同热轧温度、退火温度对综合性能的影响，为提高后续冷轧板质量并提升钢板性能奠定理论依据。

　　1 试验材料及方法

　　表1为试验用铁素体不锈钢的化学成分。采用Thermal-Calc软件计算试样钢的热力学平衡相图。根据成分配比，在50kg真空感应炉中进行冶炼，真空保护浇铸后锻造，再经5道次轧制为3mm厚的钢板。为研究热轧温度对铁素体不锈钢性能的影响，设计了3组不同的最终热轧温度，分别为800、850、900℃ 。之后，热轧板在箱式电阻炉中进行连退模拟试验，退火温度分别为900、950、1000℃，各保温60s后出炉空冷。

　　对退火后试样，选择其垂直轧制方向进行预磨抛光，使用MH-3显微硬度计测量维氏硬度(加载砝码200 g)，采用FeCl3，HCl，H2O比例为1 ∶ 10 ∶ 20的腐蚀溶液进行腐蚀至变色[4]，使用尼康LV150金相显微镜和扫描电镜观察分析热轧退火态试样的组织特点。利用微机控制电子万能试验机CMT5105对退火样进行拉伸试验。拉伸试样尺寸如图1所示。

　　2 试验结果与分析

　　2.1 Themal-Calc相图计算

　　利用Thermal-Calc软件对目标成分的铁素体不锈钢热力学平衡相图进行计算，结果如图2所示。对相图进行分析，试验用铁素体不锈钢在设计的温度条件内，850℃以下热轧及退火过程都处于铁素体单相区，不发生α→γ相变。当温度上升到880℃以上时，M23C6型碳化物溶解。但高温状态下，还存在一种面心立方结构的高熔点氮化物。

　　2.2 力学性能

　　对不同温度退火后的试样进行显微硬度测试，试验结果见图3。退火温度相同时，随着热轧温度升高，试样的维氏硬度先下降后升高。可以发现800℃和900℃热轧条件下的试样，退火后的硬度值高于850℃条件下热轧的试样。从铁素体不锈钢的强化效果考虑，800℃是更为合适的热轧温度。另一方面，在不同的热轧温度下，试样硬度随退火温度的变化均呈现相同的趋势，即随着退火温度的升高，硬度值升高。退火温度达到1000℃时，相较于900℃退火情况下硬度最高增加了36.3%。