退火时间对冷轧亚稳态301L奥氏体不锈钢织构的影响

来源:宝钢股份研究院不锈钢技术中心作者:顾佳卿

利用电子背散射衍射(EBSD)和X射线衍射(XRD)技术,研究在800℃退火时,不同退火时间对亚稳态奥氏体不锈钢301L织构的影响。结果表明,冷轧退火后,亚稳态奥氏体不锈钢301L织构强度明显减弱,奥氏体相织构主要由Brass{110}<112>Goss{110}<001>和Copper{112}<111>、{225}<554>组成,并且随着退火时间的增加,Brass织构强度明显降低;同时对再结晶织构的形成机制的讨论认为,亚稳态奥氏体不锈钢301L的再结晶被“定向形核”过程所控制。

亚稳态奥氏体不锈钢301L是一种具有很高的加工硬化率和相变增塑(TRIP:transformationinducedplasticity)效应的不锈钢材料,同时该种材料还兼具多种优势性能,如优良的防火性能、高耐蚀性、高强度、良好的切割、弯曲、冲压等加工性能和焊接性能。对低层错能亚稳态奥氏体不锈钢的研究至今仍然非常活跃,由于其高强度和良好的塑韧性,所以在各领域得到广泛的应用。

奥氏体不锈钢的织构对材料的各向异性有着至关重要的作用,许多文献也对奥氏体不锈钢在变形过程中的织构演变情况作了深入细致的分析,然而对于在不同退火时间下亚稳态奥氏体不锈钢301L的织构演变情况还未见报道。本文利用电子背散射衍射(EBSD)和X射线衍射技术(XRD),对冷轧亚稳态奥氏体不锈钢301L在不同退火时间下的织构演变规律进行了研究。

1、试验材料及方法

1.1、试验材料

试验钢在150kg真空感应炉内进行冶炼,冶炼过程中充氩气保护,然后进行模铸,其化学成分如表1所示。铸锭经过锻造、热轧、热轧退火后,取4.7mm厚的退火酸洗板在室温条件下由四辊可逆式冷轧机80%压下量冷轧成0.94mm厚的冷轧板,冷轧中用油润滑,道次间采用冰水混合物冷却。冷轧后在800℃分别退火1、5、10和20min。为了便于后续分析说明,现将301L样冷轧退火时间为1、5、10、20min试样分别标记为No.1、No.2、No.3、No.4。No.1~No.4试样试验工艺见表2。

表1 试样的化学成分(质量分数,%)

试样的化学成分

表2 轧制工艺

轧制工艺

1.2、试验方法

从No.1、No.2、No.3、No.4试样钢板上切取20mm×20mm的小试样块,用砂纸在标乐BETA/2型号磨样机上研磨待测面,使所测表面平整、光亮。然后用稀盐酸溶液腐蚀所有样品表面以去除应力,流水冲洗表面,再用无水乙醇清洗表面,吹干后在X射线衍射仪上测算织构。织构测试面为试样的表面,使用X'PertPROMPD型X射线衍射仪进行分析,利用自动织构测角台并按Schulz背反射法测试其织构。测定时使用CoKα辐射,管电压为40kV,管电流为40mA,接收狭缝使用大窗口接收。其中形变马氏体相测量{110}、{200}和{211}三张不完整极图,奥氏体相测量{111}、{200}和{220}三张不完整极图,测量范围α为0°~70°,β为0°~360°,测量步长为5°,数据的采集由计算机完成。最后采用LabTex织构计算软件计算ODF截面图。

分别制取No.1至No.4纵截面试样,进行EBSD微观织构检测,将试样磨至1200号砂纸后,再进行电解抛光以去除表面形变层(电解抛光液使用10%HClO4酒精溶液,电压25V,电流密度1A/cm2),使用安装在FEIFEGQuanta600场发射扫描电子显微镜上的牛津HKL-F400电子背散射衍射系统对电解样的纵截面(ND-RD面)进行菊池花样采集,采集步长根据实际晶粒大小采用0.2~0.5μm不等,使用HKL数据分析软件Channel5计算分析,其中取向分布函数图(ODF图)采用由Bunge提出的系列展开法来计算,最大系列展开项lmax=22,最后使用origin软件分析织构取向线变化趋势。

结论

1)亚稳态奥氏体不锈钢301L经800℃冷轧退火后,织构强度明显下降,织构类型主要由Brass{110}<112>,Goss{110}<001>和Copper{112}<111>、{225}<554>组成,并且随着退火时间的延长Brass织构强度有较为明显的下降;

2)亚稳态奥氏体不锈钢301L冷轧退火保温较长时间后,相变遗传织构强度减弱,钢内仍然含有Goss{110}<001>、Copper{112}<111>、{225}<554>织构,其归因于“定向形核”再结晶过程的结果。