SUS304不锈钢薄板形变硬化及退火软化 SUS304 是一种 18-8 系的奥氏体不锈钢,通常用作冲压 垫圈类紧固件。由于其冲压在各部分材料的形变程度各不相同,大约在 15%~40% 之间, 因此材料的加工硬化程度也有差异。 SUS304 不锈钢薄板冷加工以后,微观上滑移面及晶界上将产生大量位错,致使点阵产 生畸变。畸变量越大时,位错密度越高,内应力及点阵畸变越严重,使金属变形抗力和强度、 硬度等随变形程度而增加,塑性指标伸长率、断面收缩率降低。 当加工硬化达一定程度时,如继续形变,便有开裂或脆断的危险,成形后其残余应力极 易引起工件自爆破裂。在环境气氛作用下,放置一段时间后,工件会自动产生晶间开裂(通SUS304不锈钢冲压成形过程中,一般都必须进行工序间的软化退 火,即中间退火,以消除残余应力,降低硬度,恢复材料塑性,以便能进行下一道加工。 试验材料及分析 试验材料: SUS304 ,厚度 0.7 0.05mm,其化学成分(质量分数: 不同预形变量对SUS304 不锈钢力学性能的影响 预形变量 屈服强度Re/MPa 抗拉强度 Rm/MPa 伸长率 屈强比Re/Rm 硬度 HV0.2 270705 63 38.3 175 15 585 855 44 68.5 265 20 630 860 40 73.3 280 25 760 920 39 82.6 300 40 980 1025 22 95.6 335 可知,随着预形变量的增加,SUS304 不锈钢的屈服强度和抗拉强度增明显提高, 硬度值增加,耐塑性下降,产生了明显的加工硬化现象。同时,也可以清楚看出,随着预形 变量的增加,试样的屈强比也随之增加,这说明试样的可成形性也会随着冷变形量的增加而 降低。 退火软化工艺 经加工硬化的 SUS304 不锈钢可采用高温和低温退火两种方式来恢复塑性,降低硬化程度, 并消除或减少残余应力,为了不使材料产生敏化,退火时应避开 500 850的敏化温度 范围。 不同工艺退火对具有各种预形变量的 SUS304 不锈钢试样的力学性能影响见表 不同预形变量的SUS304 试样退火后的力学性能 预形变量 保温时间/min 屈服强度 Re/MPa抗拉强度 Rm/MPa 伸长率 硬度HV 15 室温 585855 44 265 330 35 595 815 51 267 490 35 570 790 52 266 850 15 280 740 68 183 1050 260695 73 170 25 900 10 235 695 67 173 950 240725 71 161 1050 230705 80 166 40 900 10 290 805 66 187 1050 235670 76 169 从表中可以看出,低温退火对 SUS304 不锈钢的屈服强度影响较小,在500 以下退火, 退火后屈服强度值变化较小,高温退火对试样屈服强度的影响较大,预形变量为 15% 1050下退火后 Re 降到 260MPa Rm几乎随退火温度成线性下降,但是变化的幅度 Re小得多。同时,试样的维氏硬度值随退火温度的升高而下降。 随着退火温度的升高,试样伸长率明显提高,特别是高温退火状态下, Re 下降最为明 显,达到了完全软化状态。在1050 退火(保温 5min ,快冷)伸长率 、硬度HV 到软化的最佳组合。结语 经不同预形变量的 SUS304 不锈钢薄板高温( 1040 ~1080)短时( 5~10min 并快速冷却的退火工艺,组织发生完全再结晶,且晶粒大小较均匀,最适宜紧固件用的垫圈类产品制造,退火软化效果最为明显。 相同的描述:研究表明,对不同加工硬化程度的试样,在低温状态100~480下退火后,力 学性能基本不变,退火软化效果不明显在高温状态 850~1050下退火3min~10min 合金退火软化效果明显,显微组织和成形性能基本恢复到原始状态.综合考虑工件的氧化和生产效率,确定了 304 不锈钢经冷加工后的最佳退火工艺为在 1050下光亮退火 3min,并在保 护气氛下以180分钟的速度快冷至500以下. 如上是冷轧钢板等的退火知识。如果采用线割等电火花加工,会发生脆化。 电火花加工的表面变质层: 由于电火花放电的瞬间时高温和液体介质的冷却作用,使工件加工表面产生了一 层与原材料的组织不同的变质层。变质层包括表面的熔融再凝固层(熔化层)以及热影响层。 熔化层的厚度随脉冲能量的增大而变厚,一般不超过 0.1mm。热影响层是受高温影响而产 生金相组织变化的金属层。熔化层位于工件表面的最上层,并渗有碳、金属元素、气孔等。 热影响层和材料之间没有明显的界限。值得注意的是,熔化层是数枝状的淬火铸造组织,晶 粒细小,有较高的硬度和很强的抗腐蚀能力,有了它,对提高工件的耐磨性有利,但也增 加了钳工研磨、抛光的困难。此外,由于内层金属温度低会阻碍溶化金属的凝固后产生的收 缩,所以表面熔化层产生拉应力,会产生显微裂纹(这也是弯折线切割以后器件会发生裂口 的原因),在脉冲能量大的情况下,裂纹会宽甚至扩展到热影响层,使耐疲劳性能下降,因此,应当尽量避免使用较大的电规准,以免模具过疲劳损坏。对于反复承受较大冲击载荷的 冲裁模,常常通过后续工序(如挤压衍磨等)去掉表面变质层。