400系鐵素體不銹鋼成形性能的研究.pdf

1、400系列鐵素體不銹鋼是一種無鎳、低鎳型不銹鋼，而且其成型性、耐蝕性、抗氧化性良好，被稱為“經(jīng)濟(jì)型”不銹鋼，日益引起各國(guó)開發(fā)和研究的重視。本文針對(duì)400系列的代表鋼種430、410S、409L，結(jié)合其微觀組織，重點(diǎn)研究了其冷軋板材的力學(xué)性能和成形性能，并與奧氏體不銹鋼304對(duì)比分析，為進(jìn)一步提高三種不銹鋼的產(chǎn)品質(zhì)量、改良工藝參數(shù)、形成批量生產(chǎn)提供理論依據(jù)，為開發(fā)鐵素體不銹鋼提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并指導(dǎo)生產(chǎn)。首先研究了410S、430和409L冷軋

2、板材在室溫下的拉伸行為和斷裂特征，并與304奧氏體不銹鋼對(duì)比分析，通過MEF3儀器和SEM掃描儀器觀察了板材的微觀組織以及斷口形貌，研究了304和409L的斷裂起源問題，并從組織上分析了力學(xué)性能指標(biāo)區(qū)別較大的原因。410S和430的強(qiáng)度高，但塑性較差，409L的塑性好于430和410S。410S再結(jié)晶性不完整，在軋制方向有一定的方向性；細(xì)晶強(qiáng)化的作用使得430和410S具有比409L更高的強(qiáng)度；409L均勻的等軸鐵素體晶粒使其塑性指標(biāo)較

3、高。三種鋼室溫下都為韌性斷裂。304奧氏體不銹鋼拉伸斷裂起源為夾雜物硅酸鈣；409L大韌窩底部粒子為氮化鈦，其在范性流變的初期形成，小韌窩底部粒子為碳化物，其在范性流變的中后期形成。
　　 其次研究了410S、430和409L冷軋板材的沖壓成形性能，并與304奧氏體不銹鋼進(jìn)行對(duì)比分析。使用BHB-80金屬薄板試驗(yàn)機(jī)對(duì)板材進(jìn)行了擴(kuò)孔試驗(yàn)和杯突試驗(yàn)，通過各鋼號(hào)的擴(kuò)孔值λ丸和杯突值IE比較了其擴(kuò)孔性能和脹形性能的優(yōu)劣，并從微觀組織和基

4、本力學(xué)性能指標(biāo)兩方面分析了原因。409L均勻的等軸鐵素體晶粒組織使其擴(kuò)孔值較高，430其次，410S最低；較低的均勻伸長(zhǎng)率以及不均勻的組織使得410S擴(kuò)孔試驗(yàn)時(shí)100％發(fā)生非常開裂，擴(kuò)孔率極低。杯突試驗(yàn)結(jié)果為409L最高，410S其次，430最低，410S較高的板材強(qiáng)度使得其脹形性能較430更好。
　　 通過對(duì)冷軋板材模擬成形試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)的研究，從基本力學(xué)因素、厚度效應(yīng)、基本力學(xué)性能與成形性能的關(guān)聯(lián)、材料學(xué)因素、變形速度等五個(gè)

5、方面研究了影響鐵素體不銹鋼成形的因素。擴(kuò)孔試驗(yàn)與杯突試驗(yàn)中試樣均受兩向應(yīng)力的作用，擴(kuò)孔試驗(yàn)中切向拉應(yīng)力起主要作用，杯突試驗(yàn)中徑向拉應(yīng)力起主要作用。400系鐵素體不銹鋼板材厚度增大，成形性能提高，并且厚度對(duì)成形性能較差的410S影響最大，對(duì)成形性能較好的304影響最小。400系鐵素體不銹鋼薄板的屈強(qiáng)比值越小，其成形范圍越廣，綜合成形性能越好；均勻伸長(zhǎng)率越大，薄板發(fā)生勁縮的時(shí)間越遲，綜合成形性能越好；n值越大，能使零件脹型部位迅速硬化，變形

6、轉(zhuǎn)移，促使各部位均勻變形，綜合成形性能越好。409L均勻的等軸鐵素體晶粒使其成形性能較好，但其晶粒粗大降低板材強(qiáng)度；430過細(xì)的晶粒組織以及晶界處較多的析出碳化物降低了成形性能；410S再結(jié)晶性不完整，在軋制方向上有一定的方向性嗎，降低了其均勻伸長(zhǎng)率，擴(kuò)孔性能較差。試驗(yàn)中對(duì)小部分試樣采取了較高的變形速度：拉伸試驗(yàn)速度為2mm/min和5mm\min，沖壓成形試驗(yàn)速度為2.5mm/min和4mm/min。結(jié)果發(fā)現(xiàn)較高的變形速度降低了板材的