CN101560597B - 消除铁素体不锈钢冷轧板带吕德斯应变的柔性化退火方法 - Google Patents
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Abstract
一种消除铁素体不锈钢冷轧板带吕德斯应变的柔性化退火方法，选用主要含Nb、B、Ti、Cr、Si、Mn、Fe的铁素体不锈钢冷轧板带，将冷轧板带在再结晶温度以上，950℃以下，保温3～4.5分钟使其充分再结晶后，缓冷1分钟至室温，重新加热至750℃～再结晶温度，使其温度均匀后在5秒钟内以冷却速度大于300℃/s，采用喷水或喷氢冷却方式冷却至室温。或者在再结晶温度以上，950℃以下，保温3～4.5分钟使其充分再结晶后，1分钟内缓冷至750℃～再结晶温度，然后在5秒钟内以冷却速度大于300℃/s，采用喷水或喷氢冷却方式冷却至室温。本发明得到的冷轧退火板，在拉伸过程中完全消除吕德斯带应变，同时避免了因钢的成分及工艺不同导致不同的屈服点延伸而必须采取不同压下、伸长率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铁素体不锈钢板带的热处理方法，特别涉及一种消除铁素体不锈钢冷轧板带吕德斯应变的柔性化退火方法。
背景技术
铁素体不锈钢是指铬含量在11～30％，具有体心立方晶体结构，在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。铁素体不锈钢除具有不锈性和耐一般腐蚀性能外，其耐氯化物应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀等性能优良，并且具有强度高，冷加工硬化倾向低，导热系数高，线膨胀系数较低等特点。同时由于铁素体不锈钢不含镍或者仅含少量的镍，其生产成本低廉，在当前国际镍价暴涨、奥氏体不锈钢价格较高的情况下，其需求量和使用量迅速增长，已获得了广泛的使用。
铁素体不锈钢板带除用在装饰和汽车排气领域外，主要是用在厨具(冲制锅、碗、盆、餐盘等)和家用电器(冲制洗衣机内桶、热水器内胆等)，尤其是SUS430。这就要求其不但要有优良的成型性能，而且要有非常好的表面质量。可是，利用传统的退火工艺生产的铁素体不锈钢板带在用户加工制品的过程中，制品表面质量差，如表面皱折现象严重。并且由于在部分未被固定的C、N对位错的钉扎作用，使冷轧板在随后的拉伸屈服点延伸，产生屈服平台。同时C、N对位错的钉扎作用也会使屈服强度升高，杯突值下降。当用具有屈服平台的钢板进行冲压时，在冲压件的表面上会形成凸起的条纹缺陷，即所谓的“吕德斯带”，使冲压件的表面质量下降，影响成型效果和美观，消除它要求高成本的研磨和抛光操作。并且严重时难以消除，甚至出现破裂现象，这就限制了铁素体不锈钢的应用。
目前，消除这种滑移线均是在不锈钢生产的后部工序——精整。冷轧带钢必须进行精整才能在产品的尺寸规格和质量满足用户要求。不锈钢的精整包括平整、矫直、纵切、横切等工序。平整压下/伸长率的大小对消除屈服点延伸起决定性作用，同时与工钢的化学成分及热处理工艺也有相关性。专利CN 200510024683.5(1840254A)提供了一种带钢平整工艺参数的优化预设定方法，采用此方法设定的工艺参数对带钢进行平整轧制，能有效消除屈服平台，改善带钢机械性能。专利CN 200510018279.7(1693000A)提出一种带钢弯曲矫直机辊组，包括弯曲辊组和矫直辊组，来消除带钢的屈服平台，以避免在冲压成形时产生滑移线。这两种工艺在工业生产中均会出现因钢的化学成分及热处理工艺不同导致不同的屈服点延伸而不得不采用不同的压下/伸长率，增加平整压下率，加大精整工序的负荷。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种消除铁素体不锈钢冷轧退火板带拉伸、冲压及弯曲中出现吕德斯应变的柔性化退火方法，达到消除屈服点延伸，避免在冲压件的表面上会形成凸起的条纹缺陷，改善冲压件的表面质量，降低工业生产中因存在较大的吕德斯应变而需要采取的较大平整压下率，减小精整工序的负荷。同时避免因钢的化学成分及热处理工艺不同导致不同的屈服点延伸而不得不采用不同的压下/伸长率。并且通过此方法在对其r值即成型性及晶粒尺寸均无影响情况下，降低屈强比。
实现本发明的技术方案是：以主要含Nb、B、Ti、Cr、Si、Mn、Fe化学成分的铁素体不锈钢，经冶炼，浇注，锻造成钢坯，钢坯经热轧，热轧退火，酸洗，冷轧后得到铁素体不锈钢冷轧板带，要点是将冷轧板带在再结晶温度以上，950℃以下，保温3～4.5分钟使其充分再结晶后，缓冷1分钟至室温，然后重新加热至750℃～再结晶温度，最后使其温度均匀后在5秒钟内以冷却速度大于300℃/s，采用喷水或喷氢冷却方式冷却至室温；
或者将冷轧板带在再结晶温度以上，950℃以下，保温3～4.5分钟使其充分再结晶后，1分钟内缓冷至750℃～再结晶温度，然后在5秒钟内以冷却速度大于300℃/s，采用喷水或喷氢冷却方式冷却至室温。
采用这两种柔性化退火方法都可获得完全消除吕德斯应变铁素体不锈钢冷轧退火板带。
按上述柔性化退火方法所获得的冷轧退火板带可完全消除屈服点延伸，在其晶粒尺寸和r值均无变化的情况下，使屈服强度降低15～54MPa，屈强比降低0.04～0.11。
本发明消除铁素体不锈钢冷轧板带的吕德斯应变柔性化退火方法与已知技术相比，具有如下的优点和效果：
(1)本发明与原有的铁素体不锈钢板带的传统生产相比，是从根本上消除了冷轧退火板带在拉伸、冲压及弯曲中在工件表面上所形成凸起的条纹缺陷，即所谓的“吕德斯带”，同时也不会出现因传统工艺生产而导致的形变时效。
(2)本发明的柔性化退火工艺与传统工艺相比，在其晶粒尺寸和r值均无变化的情况下，使屈服强度降低15～54MPa，屈强比降低0.04～0.11。
(3)本发明与传统的铁素体不锈钢板带的退火方法相比，降低了因消除深加工制品表面产生的凸起条纹缺陷，即所谓的“吕德斯带”，而在精整阶段采用较大的压下/伸长率，降低精整工序的负荷，同时避免了因钢的化学成分及热处理工艺不同导致不同的屈服点延伸而必须采用不同压下/伸长率的问题。
附图说明
图1是采用传统退火工艺得到的铁素体不锈钢的金相组织照片；
图2是采用本发明柔性化退火工艺得到的铁素体不锈钢的金相组织照片；
图3是Nb微合金化铁素体不锈钢的传统退火工艺与柔性化退火方法的拉伸曲线的屈服阶段的对比；
图4是Nb、B微合金化铁素体不锈钢的传统退火工艺与柔性化退火方法的拉伸曲线的屈服阶段的对比；
图5是Nb微合金化铁素体不锈钢采用实施例5所提出的具有工业性生产的柔性化退火方法与传统工艺的拉伸曲线的屈服阶段的对比；
图6选用工业生产的SUS443铁素体不锈钢带采用传统退火工艺得到拉伸曲线的屈服阶段；
图7选用工业生产的SUS443铁素体不锈钢带采用柔性化退火方法得到拉伸曲线的屈服阶段。
具体实施方式
例1：选配Nb微合金化的铁素体不锈钢的组成成分，重量百分比是：C 0.0045 N 0.0060O 0.024 Nb 0.2 Cr 17.00 Si 0.3 Mn 0.2 S≤0.0030 P≤0.0050，其余为Fe，在半连续真空感应熔铸炉VIM/2-50冶炼成圆铸坯，再锻造成横截面为120mm×90mm的坯料，将锻坯加热到1200℃保温2小时后在450轧机上轧制，采用三道次粗轧，粗轧温度为1050℃。进入精轧阶段采用四道次轧制，精轧开轧温度为950℃，终轧温度为850℃。精轧完成后水冷至650℃后空冷，最终得到5mm厚的热轧板。热轧板在1020℃下保温13分钟退火，经酸洗、在4辊冷轧机下经18道次轧制，得到1mm厚冷轧板，然后采用传统退火工艺：在920℃下保温4.5分钟后空冷至室温。得到的金相组织如图1所示。经过传统退火工艺得到的冷轧板屈服强度为253MPa，其屈强比为0.60，平均r值为1.47，有吕德斯带存在，见图3。
例2：选用例1得到的冷轧板，采用以下柔性化退火工艺：在920℃下保温4.5分钟后，缓冷1分钟至室温，再将退火板加热至750℃，最后使温度均匀后在5秒钟以内以冷却速度为300℃/s，采用喷水方式冷却至室温。得到的金相组织如图2所示。经柔性化退火得到的冷轧板屈服强度为238MPa，其屈强比为0.56，平均r值为1.47，无吕德斯带存在，见图3。
例3：选配Nb、B微合金化的铁素体不锈钢的组成成分，重量百分比是：C 0.0042 N0.0060 O 0.008 Nb 0.2 Cr 17.00 Si 0.3 Mn 0.2 S≤0.0030 P≤0.0050，其余为Fe，在半连续真空感应熔铸炉VIM/2-50冶炼成圆铸坯，再锻造成横截面为120mm×90mm的坯料，将锻坯加热到1200℃保温2小时后在450轧机上轧制，采用三道次粗轧，粗轧温度为1050℃。进入精轧阶段采用四道次轧制，精轧开轧温度为950℃，终轧温度为850℃。精轧完成后空冷至室温。最终得到5mm厚的热轧板。热轧板在950℃下保温13分钟退火，经酸洗、在实验室4辊冷轧机下经18道次轧制，得到1mm厚冷轧板，然后采用传统退火工艺：在920℃保温4.5分钟后空冷。经过传统退火工艺得到的冷轧板屈服强度为278.75MPa，屈强比为0.66，平均r值为1.22，有吕德斯带存在，见图4。
例4：选用例3得到的冷轧板，采用以下柔性化退火工艺：在920℃保温4.5分钟后，缓冷1分钟至室温再将退火板加热至850℃后，在温度均匀后在5秒钟内以冷却速度为400℃/s，采用喷氢冷却方式冷却至室温。经柔性化退火得到的冷轧板屈服强度为225MPa，其屈强比为0.55，平均r值为1.22，无吕德斯带存在，见图4。
例5：选用例1得到的冷轧板，采用以下的柔性化退火工艺：在920℃下保温4.5分钟后在1分钟内缓冷至850℃后，5秒钟内以冷却速度为300℃/s，采用喷水冷却方式冷却至室温。所得到的拉伸曲线的屈服阶段的如图5所示。
例6：选用国内某钢厂生产的5mm厚的热轧不锈钢板(SUS443高铬含Nb、Ti铁素体不锈钢)，经实验室4辊冷轧机轧制，得到1mm厚冷轧板，然后采用传统退火工艺：在950℃下保温3分钟后，空冷。得到的拉伸曲线的屈服阶段如图6所示，可见其有吕德斯应变存在。
例7：选用例6得到的冷轧板，采用以下柔性化退火工艺：在950℃下3分钟后缓冷1分钟至室温后，再将退火板加热至800℃使其温度均匀后，在5秒钟以内，以冷却速度为350℃/s，采用喷水冷却方式冷却至室温。得到的拉伸曲线的屈服阶段如图7所示，可见其吕德斯应变已完全消除。
Claims (2)
1.消除铁素体不锈钢冷轧板带吕德斯应变的柔性化退火方法，选用主要含Nb、B、Ti、Cr、Si、Mn、Fe化学成分的铁素体不锈钢，经冶炼，浇注，锻造成钢坯，钢坯经热轧，热轧退火，酸洗，冷轧后得到铁素体不锈钢冷轧板带，其特征在于将冷轧板带在再结晶温度以上，950℃以下，保温3～4.5分钟使其充分再结晶后，缓冷1分钟至室温，然后重新加热至750℃～再结晶温度，最后使其温度均匀后在5秒钟内以冷却速度大于300℃/s，采用喷水或喷氢冷却方式冷却至室温。
2.消除铁素体不锈钢冷轧板带吕德斯应变的柔性化退火方法，选用主要含Nb、B、Ti、Cr、Si、Mn、Fe化学成分的铁素体不锈钢，经冶炼，浇注，锻造成钢坯，钢坯经热轧，热轧退火，酸洗，冷轧后得到铁素体不锈钢冷轧板带，消除铁素体不锈钢冷轧板带吕德斯应变的柔性化退火方法，其特征在于所述的冷轧后得到铁素体不锈钢冷轧板带，在再结晶温度以上，950℃以下，保温3～4.5分钟使其充分再结晶后，1分钟内缓冷至750℃～再结晶温度，然后在5秒钟内以冷却速度大于300℃/s，采用喷水或喷氢冷却方式冷却至室温。
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