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本文通过EBSD、TEM、XRD、OM和显微硬度等材料表征方法,系统研究了304奥氏体不锈钢冷拉拔及退火过程中的微观组织演变和力学性能变化。主要结论如下:
首先通过EBSD、TEM、XRD、OM和显微硬度等材料表征方法,对冷拉拔过程中304奥氏体不锈钢的微观组织和力学性能进行分析。结果发现在拉拔变形过程中随着变形量的增加,晶粒沿拉拔方向被拉拔成纤维状,同时表面和心部出现变形不均匀现象。随着变形量的增加,形变诱导马氏体的含量增加,形变诱导马氏体的分布并不均匀,中心区域含量最高,表面最低。通过EDS能谱分析发现,不同变形量的钢丝样品在纵截面三个不同区域元素分布情况相同,即沿钢丝样品边部至中心无明显元素偏析。随着变形量的增加,样品的抗拉强度增加,塑性降低。相同变形量条件下,钢丝横截面上的硬度值沿半径方向从表面到心部逐渐增加。
随后将不同变形量的样品分别在700-800℃进行不同时间的退火处理,通过EBSD分析发现:当退火温度比较低时,变形量是影响再结晶的主要因素,这是因为退火温度低,再结晶形核和长大的驱动力比较小。再结晶晶核总是在塑性变形引起的最大畸变处形成,依靠消耗周围的高能量区才能长大成为再结晶晶核。随着变形程度的增加,会产生更多的高能量区,从而有利于再结晶晶核的形成。退火温度升高到750℃,临界形核尺寸降低,大部分的变形区域都能够满足再结晶形核对储存能的要求,因此变形量对再结晶的影响作用逐渐降低;当退火温度达到800℃时,高温能够极大程度的降低临界形核尺寸,变形量对再结晶的促进作用已经低于退火温度,变形基体大部分被再结晶晶粒所取代。再结晶晶粒尺寸随退火温度的升高、退火时间的延长以及变形量的减小,有一定程度的增加。再结晶过程中发现了薄片状的{111}退火孪晶组织,退火孪晶体积分数随着保温时间的延长和变形量的增加而增加。形变组织在退火过程中出现了<111>//DD和<100>//DD织构并存的现象;在相同的退火时间下,变形量为33%样品的<111>织构强度随退火温度的升高逐渐降低,而变形量为77%样品的<111>织构强度随着退火温度的升高逐渐增加;在相同退火温度及退火时间下,随着变形量的增加,<111>织构强度逐渐增加。通过退火后的硬度值分析发现:钢丝的硬度值随退火温度的升高和保温时间的延长而减小,当退火温度比较低时,回复软化作用使硬度值减小,随着变形量的增加,细晶强化作用使硬度值增大,因此随变形量的增加,硬度值会出现先减小后增大的现象;当退火温度升高到800℃时,细晶强化作用使钢丝的硬度值随变形量的增加而增大。
首先通过EBSD、TEM、XRD、OM和显微硬度等材料表征方法,对冷拉拔过程中304奥氏体不锈钢的微观组织和力学性能进行分析。结果发现在拉拔变形过程中随着变形量的增加,晶粒沿拉拔方向被拉拔成纤维状,同时表面和心部出现变形不均匀现象。随着变形量的增加,形变诱导马氏体的含量增加,形变诱导马氏体的分布并不均匀,中心区域含量最高,表面最低。通过EDS能谱分析发现,不同变形量的钢丝样品在纵截面三个不同区域元素分布情况相同,即沿钢丝样品边部至中心无明显元素偏析。随着变形量的增加,样品的抗拉强度增加,塑性降低。相同变形量条件下,钢丝横截面上的硬度值沿半径方向从表面到心部逐渐增加。
随后将不同变形量的样品分别在700-800℃进行不同时间的退火处理,通过EBSD分析发现:当退火温度比较低时,变形量是影响再结晶的主要因素,这是因为退火温度低,再结晶形核和长大的驱动力比较小。再结晶晶核总是在塑性变形引起的最大畸变处形成,依靠消耗周围的高能量区才能长大成为再结晶晶核。随着变形程度的增加,会产生更多的高能量区,从而有利于再结晶晶核的形成。退火温度升高到750℃,临界形核尺寸降低,大部分的变形区域都能够满足再结晶形核对储存能的要求,因此变形量对再结晶的影响作用逐渐降低;当退火温度达到800℃时,高温能够极大程度的降低临界形核尺寸,变形量对再结晶的促进作用已经低于退火温度,变形基体大部分被再结晶晶粒所取代。再结晶晶粒尺寸随退火温度的升高、退火时间的延长以及变形量的减小,有一定程度的增加。再结晶过程中发现了薄片状的{111}退火孪晶组织,退火孪晶体积分数随着保温时间的延长和变形量的增加而增加。形变组织在退火过程中出现了<111>//DD和<100>//DD织构并存的现象;在相同的退火时间下,变形量为33%样品的<111>织构强度随退火温度的升高逐渐降低,而变形量为77%样品的<111>织构强度随着退火温度的升高逐渐增加;在相同退火温度及退火时间下,随着变形量的增加,<111>织构强度逐渐增加。通过退火后的硬度值分析发现:钢丝的硬度值随退火温度的升高和保温时间的延长而减小,当退火温度比较低时,回复软化作用使硬度值减小,随着变形量的增加,细晶强化作用使硬度值增大,因此随变形量的增加,硬度值会出现先减小后增大的现象;当退火温度升高到800℃时,细晶强化作用使钢丝的硬度值随变形量的增加而增大。