冷轧、退火工艺对SUS430铁素体不锈钢深冲性能的影响

D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.s1.002 第33卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.33 Suppl.1 2011年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2011 冷轧、退火工艺对SUS430铁素体不锈钢深冲性能的 影响 陈培敦张正法马正伟王宏霞 山东泰山钢铁集团有限公司新材料研究所，莱芜271100 ✉通信作者，E-mail:2002 zhengfal999@163.com 摘要化学成分、非金属夹杂物、连铸坯等轴晶率、热轧、冷轧及和退火工艺都会对材料的深冲性能有较大的影响，结合山 东泰山钢铁集团有限公司SUS430热轧不锈钢带的实际生产工艺水平，将研究重点放在了冷轧和退火工艺上.通过对比分析， 最终得出使用退火的热轧板、酸洗后一次冷轧并把压下率控制在80%~85%可以使冷轧成品板退火后具有优良的深冲性能 关键词铁素体不锈钢：塑性应变比：冷轧：退火 分类号TG335.5 Effect of cold and annealing process on deep-drawing of SUS430 ferrite stainless steel CHEN Pei-dun,ZHANG Zheng -fa,MA Zheng-wei,WANG Hong-xia Shandong Taishan Iron Steel Group Co.Ltd.New Materials Research Institute,Laiwu 271100.China Corresponding author,E-mail:2002zhengfal999@163.com ABSTRACT Chemical composition,inclusions,billet equiaxed rate,hot-rolling,cold rolling and annealing process have great im- pacts on deep-drawing properties of the materials.Combined with the actual technology level of hot-rolled SUS430 stainless steel in Shandong Taishan Iron Steel Group Co.Ltd.,the study focused on cold-rolled and annealing process.Through comparative analy- sis,it is concluded that annealing hot-rolled sheet,followed by pickling and a cold rolling with a reduction rate of 80%-85%can make the cold rolled annealed sheet product has excellent deep drawing properties. KEY WORDS ferrite stainless steel:plastic strain ratio;cold rolling:annealing SUS430属于节镍型的铁素体不锈钢，由于其成金属薄板在塑性变形过程中形变强化的能力，n值 本经济，又具有优良的耐氯化物和应力腐蚀性能，已 高，表明钢材在成形加工过程中高变形区材料强度 在很大程度上替代奥氏体不锈钢广泛应用于厨房设 较高，变形较易传播到邻近的低变形区，而使应变分 备、器皿、家用电器等领域.在这些领域， 布较为均匀，减少局部变形集中的现象.，值反映了 SUS430铁素体不锈钢多为深冲件使用，要求其具有 薄板在其平面内承受拉力或压力时抵抗减薄或增厚 优良的成形性能.但是，目前国内相应钢种的深冲 的能力，「值越大，薄板在深冲的过程中愈不易减 性能普遍较低，远未达到奥氏体不锈钢的水平，不能 薄，有利于提高深拉伸变形程度和保证产品质量. 满足用户的需求.为了扩大SUS430铁素体不锈钢 平面各向异性系数△r表示r值在板面上随方向的 的应用范围，提高其深冲性能成为必须解决的问题 变化，其值愈大，板面内各向异性愈严重，表现在拉 之一 伸件边沿不齐，形成凸耳，影响成形件质量.由于铁 衡量板材深冲性能的指标主要有应变硬化指数 素体不锈钢在提高延伸率和n值上很有限，因此，通 n、塑性应变比r和平面各向异性系数△r.n值表示 过提高r值来改善深冲性是重要的).据一些文献 收稿日期：20110801

第 33 卷 增刊 1 2011 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 Suppl． 1 Dec． 2011 冷轧、退火工艺对 SUS430 铁素体不锈钢深冲性能的 影响 陈培敦 张正法 马正伟 王宏霞 山东泰山钢铁集团有限公司新材料研究所，莱芜 271100 通信作者，E-mail: 2002zhengfa1999@ 163． com 摘 要 化学成分、非金属夹杂物、连铸坯等轴晶率、热轧、冷轧及和退火工艺都会对材料的深冲性能有较大的影响，结合山 东泰山钢铁集团有限公司 SUS430 热轧不锈钢带的实际生产工艺水平，将研究重点放在了冷轧和退火工艺上． 通过对比分析， 最终得出使用退火的热轧板、酸洗后一次冷轧并把压下率控制在 80% ～ 85% 可以使冷轧成品板退火后具有优良的深冲性能． 关键词 铁素体不锈钢; 塑性应变比; 冷轧; 退火 分类号 TG335. 5 Effect of cold and annealing process on deep-drawing of SUS430 ferrite stainless steel CHEN Pei-dun，ZHANG Zheng-fa ，MA Zheng-wei，WANG Hong-xia Shandong Taishan Iron ＆ Steel Group Co． Ltd． ，New Materials Research Institute，Laiwu 271100，China Corresponding author，E-mail: 2002zhengfa1999@ 163． com ABSTRACT Chemical composition，inclusions，billet equiaxed rate，hot-rolling，cold rolling and annealing process have great im￾pacts on deep-drawing properties of the materials． Combined with the actual technology level of hot-rolled SUS430 stainless steel in Shandong Taishan Iron ＆ Steel Group Co． Ltd． ，the study focused on cold-rolled and annealing process． Through comparative analy￾sis，it is concluded that annealing hot-rolled sheet，followed by pickling and a cold rolling with a reduction rate of 80% － 85% can make the cold rolled annealed sheet product has excellent deep drawing properties． KEY WORDS ferrite stainless steel; plastic strain ratio; cold rolling; annealing 收稿日期: 2011--08--01 SUS430 属于节镍型的铁素体不锈钢，由于其成 本经济，又具有优良的耐氯化物和应力腐蚀性能，已 在很大程度上替代奥氏体不锈钢广泛应用于厨房设 备、器 皿、家 用 电 器 等 领 域［1--2］． 在 这 些 领 域， SUS430 铁素体不锈钢多为深冲件使用，要求其具有 优良的成形性能． 但是，目前国内相应钢种的深冲 性能普遍较低，远未达到奥氏体不锈钢的水平，不能 满足用户的需求． 为了扩大 SUS430 铁素体不锈钢 的应用范围，提高其深冲性能成为必须解决的问题 之一． 衡量板材深冲性能的指标主要有应变硬化指数 n、塑性应变比 r 和平面各向异性系数 Δr． n 值表示 金属薄板在塑性变形过程中形变强化的能力，n 值 高，表明钢材在成形加工过程中高变形区材料强度 较高，变形较易传播到邻近的低变形区，而使应变分 布较为均匀，减少局部变形集中的现象． r 值反映了 薄板在其平面内承受拉力或压力时抵抗减薄或增厚 的能力，r 值越大，薄板在深冲的过程中愈不易减 薄，有利于提高深拉伸变形程度和保证产品质量． 平面各向异性系数 Δr 表示 r 值在板面上随方向的 变化，其值愈大，板面内各向异性愈严重，表现在拉 伸件边沿不齐，形成凸耳，影响成形件质量． 由于铁 素体不锈钢在提高延伸率和 n 值上很有限，因此，通 过提高 r 值来改善深冲性是重要的［3］． 据一些文献 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.s1.002

增刊1 陈培敦等：冷轧、退火工艺对SUS430铁素体不锈钢深冲性能的影响 ·47 介绍，一次冷轧变形率为80%时，可以提高430不 表面的氧化皮，在实验室模拟用户酸洗工艺，首先用 锈钢带材的深冲性能，与一次冷轧退火工艺相比，二 硫酸酸洗，然后用硝酸和氢氟酸的混酸进行酸洗. 次冷轧之间进行中间退火对于改善430不锈钢退火 将酸洗白板在带张力的四辊可逆式冷轧机上进行润 板的晶粒组织分布以及提高深冲性能都具有较好的 滑轧制，轧制工艺见表2，其中1"和4"试样、2"和5 作用4) 试样、3”和6试样冷轧工艺分别相同，最后将冷轧板 1实验材料及方法 在高温箱式电阻炉内进行850℃保温5min后空冷 再结晶退火 以山东泰山钢铁集团有限公司生产的SUS430 表1SUS430化学成分（质量分数） 铁素体不锈钢热轧黑皮卷为实验材料，截取尺寸为 Table 1 Chemical composition of SUS430 700mm×200mm×3.5mm的试样6块，其化学成分 C Mn P Cr Ni N 见表1，将其中3块试样在高温箱式电阻炉内进行 0.050.400.40 0.0200.00516.90.100.0178 850℃保温1h后炉冷退火处理.用砂纸打磨掉试样 表2各试样所采取的冷轧工艺 Table 2 Cold-rolled process of each samples 材料类别 编号 终轧厚度/mm 采用的工艺 1* 2.11 酸洗板厚度3.49mm,经5个道次直接轧到2.11mm,总的压下率为40%. 2# 0.58 酸洗板厚度3.49mm,经13个道次直接轧到0.58mm,总的压下率为83.4% 退火的热轧板 酸洗板厚度3.49mm,经6个道次轧到1.31mm,850℃保温5min、空冷热处理后经5个道 3 0.57 次轧到0.57mm,总的压下率为83.7%. 4# 2.05 酸洗板厚度3.49mm,经6个道次直接轧到2.05mm,总的压下率为41.3% 5# 0.55 酸洗板厚度3.49mm,经15个道次直接轧到0.55mm,总的压下率为84.2% 未退火的热轧板 酸洗板厚度3.49mm,经7个道次轧到1.30mm,850℃保温5min、空冷热处理后经5个道 6* 0.52 次轧到0.52mm,总的压下率为85.1%. 分别截取各金相试样并进行腐蚀，然后观察其 级，D类1.0级.用三氯化铁盐酸水溶液腐蚀试样， 显微组织.分别从与轧制方向成0°、45°和90°的3 热轧板上显微组织为铁素体和少量马氏体，沿轧制 个方向取拉伸试样，在INSTRON5582电子拉伸实 方向拉长，铁素体晶内有极少量的碳化物析出，只有 验机测定冷轧成品板的n值和r值，并按下式计算 少部分铁素体品粒在晶界处发生了再结晶.热轧板 平均塑性应变比r.和平面各向异性指数△： 退火后，铁素体晶粒发生了一定的再结晶，较多的碳 Tm=(ro+2r45+r0)/4, 化物在基体上弥散分布，马氏体已经完全分解，如图 △r=(r0+T0-2r45)/2. 1所示. 式中，r。T4s和ro分别代表钢板轧向、与轧向成45o 分别对冷轧成品板试样进行金相分析，试样基 方向和横向的r值. 体组织均为铁素体，碳化物颗粒在品内和晶界上析 对比·值的检测结果，从试样中挑选具有代表 出，呈弥散分布.1试样小部分铁素体晶粒发生了 性的退火冷轧板试样，经砂纸打磨到中心层，然后用 再结晶，晶粒粗大、不均匀，晶粒度5.5级：4"试样只 5%的盐酸溶液去除表面的残余应力.在X射线衍 有极少铁素体晶粒在晶界位置发生了再结晶，中心 射仪上进行宏观织构检测，通过测量样品的极图，再 部位仍可见部分冷轧流线：2、3、5、6”试样绝大部 将所测数据进行定量计算，使用GTEX软件计算各 分铁素体晶粒发生了再结品，晶粒度均为9.0级，如 试样(111}和(001}面织构的占有率. 图2所示. 2.2n、r值检测结果分析 2实验结果及分析 冷轧板经过850℃保温5minm、空冷退火处理 2.1金相分析 后，从板上沿与轧制方向成0°、45°和90°三个方向 从整体来看，430不锈钢热轧板试样纯净度较 分别各截取3个试样，试样经拉伸变形15%测量其 高，非金属夹杂物含量较少，B类1.0级，C类0.5 n、r值，具体结果见表3

增刊 1 陈培敦等: 冷轧、退火工艺对 SUS430 铁素体不锈钢深冲性能的影响 介绍，一次冷轧变形率为 80% 时，可以提高 430 不 锈钢带材的深冲性能，与一次冷轧退火工艺相比，二 次冷轧之间进行中间退火对于改善 430 不锈钢退火 板的晶粒组织分布以及提高深冲性能都具有较好的 作用［4--5］． 1 实验材料及方法 以山东泰山钢铁集团有限公司生产的 SUS430 铁素体不锈钢热轧黑皮卷为实验材料，截取尺寸为 700 mm × 200 mm × 3. 5 mm 的试样 6 块，其化学成分 见表 1，将其中 3 块试样在高温箱式电阻炉内进行 850 ℃保温 1 h 后炉冷退火处理． 用砂纸打磨掉试样 表面的氧化皮，在实验室模拟用户酸洗工艺，首先用 硫酸酸洗，然后用硝酸和氢氟酸的混酸进行酸洗． 将酸洗白板在带张力的四辊可逆式冷轧机上进行润 滑轧制，轧制工艺见表 2，其中 1# 和 4# 试样、2# 和 5# 试样、3# 和 6# 试样冷轧工艺分别相同，最后将冷轧板 在高温箱式电阻炉内进行 850 ℃ 保温 5 min 后空冷 再结晶退火． 表 1 SUS430 化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of SUS430 % C Si Mn P S Cr Ni N 0. 05 0. 40 0. 40 0. 020 0. 005 16. 9 0. 10 0. 017 8 表 2 各试样所采取的冷轧工艺 Table 2 Cold-rolled process of each samples 材料类别 编号 终轧厚度/mm 采用的工艺 1# 2. 11 酸洗板厚度 3. 49 mm，经 5 个道次直接轧到 2. 11 mm，总的压下率为 40% ． 退火的热轧板 2# 0. 58 酸洗板厚度 3. 49 mm，经 13 个道次直接轧到 0. 58 mm，总的压下率为 83. 4% ． 3# 0. 57 酸洗板厚度 3. 49 mm，经 6 个道次轧到 1. 31 mm，850 ℃保温 5 min、空冷热处理后经 5 个道 次轧到 0. 57 mm，总的压下率为 83. 7% ． 4# 2. 05 酸洗板厚度 3. 49 mm，经 6 个道次直接轧到 2. 05 mm，总的压下率为 41. 3% ． 未退火的热轧板 5# 0. 55 酸洗板厚度 3. 49 mm，经 15 个道次直接轧到 0. 55 mm，总的压下率为 84. 2% ． 6# 0. 52 酸洗板厚度 3. 49 mm，经 7 个道次轧到 1. 30 mm，850 ℃保温 5 min、空冷热处理后经 5 个道 次轧到 0. 52 mm，总的压下率为 85. 1% ． 分别截取各金相试样并进行腐蚀，然后观察其 显微组织． 分别从与轧制方向成 0°、45°和 90°的 3 个方向取拉伸试样，在 INSTRON 5582 电子拉伸实 验机测定冷轧成品板的 n 值和 r 值，并按下式计算 平均塑性应变比 rm和平面各向异性指数 Δr: rm = ( r0 + 2r45 + r90 ) /4， Δr = ( r0 + r90 － 2r45 ) /2． 式中，r0、r45和 r90 分别代表钢板轧向、与轧向成 45° 方向和横向的 r 值． 对比 r 值的检测结果，从试样中挑选具有代表 性的退火冷轧板试样，经砂纸打磨到中心层，然后用 5% 的盐酸溶液去除表面的残余应力． 在 X 射线衍 射仪上进行宏观织构检测，通过测量样品的极图，再 将所测数据进行定量计算，使用 GTEX 软件计算各 试样{ 111} 和{ 001} 面织构的占有率． 2 实验结果及分析 2. 1 金相分析 从整体来看，430 不锈钢热轧板试样纯净度较 高，非金属夹杂物含量较少，B 类 1. 0 级，C 类 0. 5 级，D 类 1. 0 级． 用三氯化铁盐酸水溶液腐蚀试样， 热轧板上显微组织为铁素体和少量马氏体，沿轧制 方向拉长，铁素体晶内有极少量的碳化物析出，只有 少部分铁素体晶粒在晶界处发生了再结晶． 热轧板 退火后，铁素体晶粒发生了一定的再结晶，较多的碳 化物在基体上弥散分布，马氏体已经完全分解，如图 1 所示． 分别对冷轧成品板试样进行金相分析，试样基 体组织均为铁素体，碳化物颗粒在晶内和晶界上析 出，呈弥散分布． 1# 试样小部分铁素体晶粒发生了 再结晶，晶粒粗大、不均匀，晶粒度 5. 5 级; 4# 试样只 有极少铁素体晶粒在晶界位置发生了再结晶，中心 部位仍可见部分冷轧流线; 2# 、3# 、5# 、6# 试样绝大部 分铁素体晶粒发生了再结晶，晶粒度均为 9. 0 级，如 图 2 所示． 2. 2 n、r 值检测结果分析 冷轧板经过 850 ℃ 保温 5 min、空冷退火处理 后，从板上沿与轧制方向成 0°、45°和 90°三个方向 分别各截取 3 个试样，试样经拉伸变形 15% 测量其 n、r 值，具体结果见表 3． ·47·

·48 北京科技大学学报 第33卷 a b 5001m 500μm 图1热轧板组织.()未退火的热轧板：(b)热轧板退火后 Fig.I Microstructures of hot-rolled sheet:(a)hot-rolled sheet without annealing:(b)hot-rolled sheet after annealing (a) (b) 2004m 2004m 回 d 2001m 200μm 画 200m 2001m 图2冷轧退火后的组织.(a)1:(b)2:(d)3:(d)4:(©)5：(06 Fig.2 Microstructures of cold-rolled sheet:(a)1;b)2*;c)3*;d)4;(e)5*;(f)6

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 图 1 热轧板组织． ( a) 未退火的热轧板; ( b) 热轧板退火后 Fig． 1 Microstructures of hot-rolled sheet: ( a) hot-rolled sheet without annealing; ( b) hot-rolled sheet after annealing 图 2 冷轧退火后的组织． ( a) 1# ; ( b) 2# ; ( c) 3# ; ( d) 4# ; ( e) 5# ; ( f) 6# Fig． 2 Microstructures of cold-rolled sheet: ( a) 1# ; ( b) 2# ; ( c) 3# ; ( d) 4# ; ( e) 5# ; ( f) 6# ·48·

增刊1 陈培敦等：冷轧、退火工艺对SUS430铁素体不锈钢深冲性能的影响 ·49· 表3n、r值检测结果 前人的研究成果相一致，即再结晶织构{111}和 Table 3 Test results of n-value and rvalue (001)的强度比与r值有很好的线性关系，即随着 试样 厚度方向n平均值r平均值 (111}和(001)的强度比的增大，r值增大6-)，也就 编号 是说，r值的提高，可以通过使平行于轧制面的 0 0.242 0.608 {111}面织构强度的发展和抑制{001}再结晶织构 1#2.11 45 0.203 0.835 0.827 -0.016 来达到 90°0.221 1.031 表4无取向织构占有率 0° 0.239 1.184 Table 4 The proportions of nonoriented textures 2#0.58 45° 0.229 1.084 1.286 0.404 【100)面织构 Goss织构 【111】面织构 P111)/ 90° 0.240 1.792 编号 占有率/% 占有率/% 占有率/% P100) 0 0.240 1.405 2# 5.67 2.43 23.70 4.18 3# 0.57 459 0.204 0.592 1.456 1.727 48 7.22 3.63 11.92 1.65 90° 0.235 3.233 5# 6.41 2.73 15.55 2.43 0o 0.054 0.275 注：P111】/P1100!为(111】和(001}面织构的强度比. 4# 2.05 45° 0.052 0.575 0.476 -0.199 90° 0.051 0.477 3 讨论 0° 0.236 0.835 5#0.55 45° 0.207 0.927 1.009 0.164 通过金相检测可知试样中非金属夹杂物级别较 90° 0.227 1.347 低，热轧板基体上有少量马氏体组织，热轧板退火 0° 0.207 1.206 后，铁素体晶粒发生了一定的再结晶，碳化物弥散分 60.52 45° 0.2330.707 1.314 1.214 布在基体上，马氏体已完全分解.退火后组织软化， 90° 0.227 2.636 使冷轧难度明显降低，并减少冷轧道次.值主要 受化学成分的影响，而且铁素体不锈钢在提高值 从表3的数据中可见，除了4试样，其他试样 上很有限，所以，不同的冷轧、退火工艺对n值的影 的n值比较稳定，均超过了0.2；rm最大的是3试 响不大.冷轧成品板4"试样再结晶退火不充分，只 样，同时△r也最大，T最小的是4"试样，同时其△r 有极少小部分铁素体晶粒在晶界位置发生了再结 也最小：对比数据可知，冷轧压下率较小的1"和4" 晶，中心部位仍可见部分冷轧流线，说明退火后冷轧 试样，其rm和△r也较小；相同的冷轧工艺下，冷轧 硬化未完全消除，因此n值极低，为0.05左右. 前退火的1、2、3"试样分别比未退火的4、5、6"试 适当增加总的冷轧压下率到80%左右有利于 样的T高，△r也较大；相同的冷轧总压下率下，两个 提高冷轧成品的「m值，是因为冷轧板经大塑性变形 轧程冷轧的3、6试样分别比一个轧程的2、5"试样 后，位错滑移造成的取向变化趋势是滑移面趋于平 的r高，△r也较大.因此可以得出，热轧板冷轧前 行轧制面，滑移方向趋于平行轧制方向，各个晶粒的 进行退火、适当增大总的冷轧压下率和增加中间退 某一晶体方向会逐渐集中到施力轴方向上，即形成 火工序均可以提高材料的Tm,同时也会引起△r 了择优取向，形成冷轧织构.退火后的金属再结晶 变大. 是一个生核及核长大的过程，核在什么取向位置生 2.3织构分析 成以及哪些核能够最终长大，不仅很大程度上受冷 选取2"、4"和5试样，在X射线衍射仪上进行 变形金属化学成分、变形量和随后热加工工艺条件 宏观织构的检测，通过测量样品的极图，再将所测数 的影响，而且，尤其要受到变形晶粒取向的影响) 据进行定量计算，并通过GTEX软件计算各试样 因此，要提高材料的「。值，需要强化内部晶粒的平 {111)和(001)面织构的占有率，其结果见表4. 面应变取向，也就是需要适当增大内部承受平面应 通过表4的数据对比可以发现，相同的热轧板 变的金属的压下率，促进再结晶程度，增大退火后再 经过较大压下率的5"试样面织构P(111}/P(100) 结品织构{111}和{001}的强度比. 数值比较小压下率的4“试样高，同时，相应的r.值 预先退火的比未进行退火的热轧板试样冷轧退 也高（见表3）；热轧板经过预先退火的2"试样比未 火后「值高，是因为热轧板的织构对最终冷轧退火 进行退火的5"试样高，同时，相应的「值也高.这与 板的织构类型和强度有着明显的遗传作用0)，热轧

增刊 1 陈培敦等: 冷轧、退火工艺对 SUS430 铁素体不锈钢深冲性能的影响 表 3 n、r 值检测结果 Table 3 Test results of n-value and r-value 试样 编号 厚度 方向 n 平均值 r 平均值 rm Δr 0° 0. 242 0. 608 1# 2. 11 45° 0. 203 0. 835 0. 827 － 0. 016 90° 0. 221 1. 031 0° 0. 239 1. 184 2# 0. 58 45° 0. 229 1. 084 1. 286 0. 404 90° 0. 240 1. 792 0° 0. 240 1. 405 3# 0. 57 45° 0. 204 0. 592 1. 456 1. 727 90° 0. 235 3. 233 0° 0. 054 0. 275 4# 2. 05 45° 0. 052 0. 575 0. 476 － 0. 199 90° 0. 051 0. 477 0° 0. 236 0. 835 5# 0. 55 45° 0. 207 0. 927 1. 009 0. 164 90° 0. 227 1. 347 0° 0. 207 1. 206 6# 0. 52 45° 0. 233 0. 707 1. 314 1. 214 90° 0. 227 2. 636 从表 3 的数据中可见，除了 4# 试样，其他试样 的 n 值比较稳定，均超过了 0. 2; rm 最大的是 3# 试 样，同时 Δr 也最大，rm最小的是 4# 试样，同时其 Δr 也最小; 对比数据可知，冷轧压下率较小的 1# 和 4# 试样，其 rm和 Δr 也较小; 相同的冷轧工艺下，冷轧 前退火的 1# 、2# 、3# 试样分别比未退火的 4# 、5# 、6# 试 样的 rm高，Δr 也较大; 相同的冷轧总压下率下，两个 轧程冷轧的 3# 、6# 试样分别比一个轧程的 2# 、5# 试样 的 rm高，Δr 也较大． 因此可以得出，热轧板冷轧前 进行退火、适当增大总的冷轧压下率和增加中间退 火工序均可以提高材料的 rm，同时也会引起 Δr 变大． 2. 3 织构分析 选取 2# 、4# 和 5# 试样，在 X 射线衍射仪上进行 宏观织构的检测，通过测量样品的极图，再将所测数 据进行定量计算，并通过 GTEX 软件计算各试样 { 111} 和{ 001} 面织构的占有率，其结果见表 4． 通过表 4 的数据对比可以发现，相同的热轧板 经过较大压下率的 5# 试样面织构 P{ 111} /P{ 100} 数值比较小压下率的 4# 试样高，同时，相应的 rm值 也高( 见表 3) ; 热轧板经过预先退火的 2# 试样比未 进行退火的 5# 试样高，同时，相应的 rm值也高． 这与 前人的研究成果相一致，即再结晶织构{ 111 } 和 { 001} 的强度比与 rm值有很好的线性关系，即随着 { 111} 和{ 001} 的强度比的增大，rm值增大［6--8］，也就 是说，r 值的提高，可以通过使 平 行 于 轧 制 面 的 { 111} 面织构强度的发展和抑制{ 001} 再结晶织构 来达到． 表 4 无取向织构占有率 Table 4 The proportions of non-oriented textures 编号 { 100} 面织构 占有率/% Goss 织构 占有率/% { 111} 面织构 占有率/% P{ 111} / P{ 100} 2# 5. 67 2. 43 23. 70 4. 18 4# 7. 22 3. 63 11. 92 1. 65 5# 6. 41 2. 73 15. 55 2. 43 注: P{ 111} /P{ 100} 为{ 111} 和{ 001} 面织构的强度比． 3 讨论 通过金相检测可知试样中非金属夹杂物级别较 低，热轧板基体上有少量马氏体组织，热轧板退火 后，铁素体晶粒发生了一定的再结晶，碳化物弥散分 布在基体上，马氏体已完全分解． 退火后组织软化， 使冷轧难度明显降低，并减少冷轧道次． n 值主要 受化学成分的影响，而且铁素体不锈钢在提高 n 值 上很有限，所以，不同的冷轧、退火工艺对 n 值的影 响不大． 冷轧成品板 4# 试样再结晶退火不充分，只 有极少小部分铁素体晶粒在晶界位置发生了再结 晶，中心部位仍可见部分冷轧流线，说明退火后冷轧 硬化未完全消除，因此 n 值极低，为 0. 05 左右． 适当增加总的冷轧压下率到 80% 左右有利于 提高冷轧成品的 rm值，是因为冷轧板经大塑性变形 后，位错滑移造成的取向变化趋势是滑移面趋于平 行轧制面，滑移方向趋于平行轧制方向，各个晶粒的 某一晶体方向会逐渐集中到施力轴方向上，即形成 了择优取向，形成冷轧织构． 退火后的金属再结晶 是一个生核及核长大的过程，核在什么取向位置生 成以及哪些核能够最终长大，不仅很大程度上受冷 变形金属化学成分、变形量和随后热加工工艺条件 的影响，而且，尤其要受到变形晶粒取向的影响［9］． 因此，要提高材料的 rm值，需要强化内部晶粒的平 面应变取向，也就是需要适当增大内部承受平面应 变的金属的压下率，促进再结晶程度，增大退火后再 结晶织构{ 111} 和{ 001} 的强度比． 预先退火的比未进行退火的热轧板试样冷轧退 火后 rm值高，是因为热轧板的织构对最终冷轧退火 板的织构类型和强度有着明显的遗传作用［10］，热轧 ·49·

50 北京科技大学学报 第33卷 板在热轧过程中，铁素体不锈钢由于极快的动态回 进行轧制，可以使冷轧板成品板退火后具有优良的 复而难以实现再结晶，形成的织构主要由强烈的 深冲性能 纤维织构((001}〈110、{112}〈110)和较弱的y纤 参考文献 维织构((111)<112、【111}〈110)组成.热轧板 [1]Li X B.Production process technology development of cold-olled 退火后发生了一定的再结晶，而再结晶驱动力主要 sheet of ferritic stainless steel SUS430 with good ridging resist- 是由织构的储存能决定的，{111}组分具有高的储 ance.J Plast Eng,2006,13(3)35 存能，优先形核，首先开始再结晶，在其长大的过程 (李晓波.具有良好抗皱性能的SUS430型铁素体不锈钢冷板 中，不断吞噬α织构的变形带，{001}组分具有很低 生产工艺技术的开发.塑性工程学报，2006,13(3)：35) 的储存能，在初始阶段非常稳定，它的再结晶常常在 [2]Lu S Y,Zhang Y K.Kang X F.Stainless.Beijing:Atomic Ener- gy Press,1995 再结晶的后期，再结晶率也很低.再经冷轧以及最 (陆世英。张延凯，康喜范.不锈钢.北京：原子能出版社 终的再结晶退火后，α织构的强度变得非常弱，近乎 1995) 随机织构，相反，Y织构则获得了显著生长.同样， [3]Zhang J P.Effects of heat treatment on SUS430 wrinkling and r- 冷轧中增加退火工序使「值提高也是这个原因. value in the (a +y)temperature zones.China Stainless,2005, 对比各试样的「m值，r最高的是热轧板经过预 (4):22 (张建平.在(a+y)温度区的热处理工艺对SUS430的起皱性 先退火、经过两个轧程冷轧的3"试样，其最不容易 及r值的影响.不锈，2005，(4)：22) 发生深冲件开裂，但是△值也最大的，容易引起冲 [4] Sun X N,Zhang M H.Effects of cold rolling process on plastic 压件的凸耳缺陷，并且冷轧中增加退火工艺会增加 strain ratio r of SUS430 ferrite stainless steel.Spec Steel.2003,24 生产难度和成本.而热轧板预先退火、经过一个轧 (5):41 程冷轧的2试样rm为1.29，△r为0.40，n值为 (孙晓宁，张明华.冷轧工艺对SUS430铁素体不锈钢塑性应 变比r值的影响.特殊钢，2003,24(5)：41) 0.24,这对于冷轧板的深冲成型性能是有利的，所以 [5]Huh M Y,Engler O.Effect of intermediate annealing on texture. 其实验过程的工艺可以作为工业生产的参照 formability and ridging of 17%Cr ferritic stainless steel sheet.Ma- 通过多次的实验，山东泰山钢铁集团有限公司 ter Sei Eng A.2001,308(1/2):74 生产的430不锈钢热轧板经充分退火热处理及酸洗 [6] Du W,Zheng H B,Jiang L Z,et al.Effect of finishing tempera- 后，按一个轧程、总的压下率控制在80%~85%进 ture on texture and formability of ferritic stainless steel.Steel Roll- ng,2010,27(4):5 行轧制，可以使冷轧板成品板退火后具有优良的深 (杜伟，郑淮北，江来珠，等.终轧温度对铁素体不锈钢织构 冲性能.并且根据生产现场跟踪和下游用户对使用 和成形性的影响.轧钢，2010,27(4)：5) 情况的反映，冷轧板的冲压开裂缺陷率大幅降低，这 [7]Kang Y L.Modern Automotive Board Quality Control and Form- 对提高铁素体不锈钢产品冷成型性能、扩大430铁 ability.Beijing:Metallurgical Industry Press,1999 素体不锈钢的使用范围、满足用户廉价、高性能的需 (康永林.现代汽车板的质量控制与成形性.北京：治金工业 出版社，1999) 求及提高企业产品的市场竞争力具有重要的指导 [8]LO Q G.Chen G N,Zhou J Z,et al.Influence of main texture 意义. components on plastic strain ratio of deep drawing steel sheet.Res Iron Steel.2000 (5):40 4结论 (吕庆功，陈光南，周家踪，等.深冲钢板的主要织构对塑性 (1)冷轧前热轧板进行退火、适当增大总的冷 应变比的影响.钢铁研究，2000(5)：40) [9]Li Q H.Relationship among Cold Rolling Process,Annealing and 轧压下率和增加中间退火工序均可以提高材料的 Texture of SUS430 Stainless Steel Dissertation ]Shenyang: Tm,同时也会引起△r变大 Northeastern University,2009 (2)热轧板预先退火、经过两个轧程冷轧的 (李秋鹤.SS430不锈钢冷轧、退火工艺与织构的关系[学位 430不锈钢试样的rm最高，达到1.46，其最不容易发 论文].沈阳：东北大学，2009) 生深冲件开裂，但△r也最大，容易引起冲压件的凸 [10]Liu H T.Du W.Xie S T.et al.Effects of initial solidification 耳缺陷，并且冷轧中增加退火工艺会增加生产难度 structure on microstructure,texture and formability of Crl7 ferritic stainless steel.Iron Steel Res,2008,20(10):32 和成本. (刘海涛，杜伟，谢胜涛，等.初始凝固组织对Cl7铁素体不 (3)430不锈钢热轧板经充分退火热处理及酸 锈钢组织、织构及成形性的影响.钢铁研究学报，2008,20 洗后，按一个轧程、总的压下率控制在80%~85% (10):32)

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 板在热轧过程中，铁素体不锈钢由于极快的动态回 复而难以实现再结晶，形成的织构主要由强烈的 α 纤维织构( { 001} ?110? 、{ 112} ?110? ) 和较弱的$纤 维织构( { 111} ?112? 、{ 111} ?110? ) 组成 . 热轧板 退火后发生了一定的再结晶，而再结晶驱动力主要 是由织构的储存能决定的，{ 111} 组分具有高的储 存能，优先形核，首先开始再结晶，在其长大的过程 中，不断吞噬 α 织构的变形带，{ 001} 组分具有很低 的储存能，在初始阶段非常稳定，它的再结晶常常在 再结晶的后期，再结晶率也很低． 再经冷轧以及最 终的再结晶退火后，α 织构的强度变得非常弱，近乎 随机织构，相反，γ 织构则获得了显著生长． 同样， 冷轧中增加退火工序使 rm值提高也是这个原因． 对比各试样的 rm值，rm最高的是热轧板经过预 先退火、经过两个轧程冷轧的 3# 试样，其最不容易 发生深冲件开裂，但是 Δr 值也最大的，容易引起冲 压件的凸耳缺陷，并且冷轧中增加退火工艺会增加 生产难度和成本． 而热轧板预先退火、经过一个轧 程冷轧的 2# 试样 rm 为 1. 29，Δr 为 0. 40，n 值为 0. 24，这对于冷轧板的深冲成型性能是有利的，所以 其实验过程的工艺可以作为工业生产的参照． 通过多次的实验，山东泰山钢铁集团有限公司 生产的 430 不锈钢热轧板经充分退火热处理及酸洗 后，按一个轧程、总的压下率控制在 80% ～ 85% 进 行轧制，可以使冷轧板成品板退火后具有优良的深 冲性能． 并且根据生产现场跟踪和下游用户对使用 情况的反映，冷轧板的冲压开裂缺陷率大幅降低，这 对提高铁素体不锈钢产品冷成型性能、扩大 430 铁 素体不锈钢的使用范围、满足用户廉价、高性能的需 求及提高企业产品的市场竞争力具有重要的指导 意义． 4 结论 ( 1) 冷轧前热轧板进行退火、适当增大总的冷 轧压下率和增加中间退火工序均可以提高材料的 rm，同时也会引起 Δr 变大． ( 2) 热轧板预先退火、经过两个轧程冷轧的 430 不锈钢试样的 rm最高，达到 1. 46，其最不容易发 生深冲件开裂，但 Δr 也最大，容易引起冲压件的凸 耳缺陷，并且冷轧中增加退火工艺会增加生产难度 和成本． ( 3) 430 不锈钢热轧板经充分退火热处理及酸 洗后，按一个轧程、总的压下率控制在 80% ～ 85% 进行轧制，可以使冷轧板成品板退火后具有优良的 深冲性能． 参 考 文 献 ［1］ Li X B． Production process technology development of cold-rolled sheet of ferritic stainless steel SUS430 with good ridging resist￾ance． J Plast Eng，2006，13( 3) : 35 ( 李晓波． 具有良好抗皱性能的 SUS430 型铁素体不锈钢冷板 生产工艺技术的开发． 塑性工程学报，2006，13( 3) : 35) ［2］ Lu S Y，Zhang Y K，Kang X F． Stainless． Beijing: Atomic Ener￾gy Press，1995 ( 陆世英，张延凯，康喜范． 不锈钢． 北京: 原子能出版社， 1995) ［3］ Zhang J P． Effects of heat treatment on SUS430 wrinkling and r￾value in the ( α + γ) temperature zones． China Stainless，2005， ( 4) : 22 ( 张建平． 在( α + γ) 温度区的热处理工艺对 SUS430 的起皱性 及 r 值的影响． 不锈，2005，( 4) : 22) ［4］ Sun X N，Zhang M H． Effects of cold rolling process on plastic strain ratio r of SUS430 ferrite stainless steel． Spec Steel，2003，24 ( 5) : 41 ( 孙晓宁，张明华． 冷轧工艺对 SUS430 铁素体不锈钢塑性应 变比 r 值的影响． 特殊钢，2003，24( 5) : 41) ［5］ Huh M Y，Engler O． Effect of intermediate annealing on texture， formability and ridging of 17% Cr ferritic stainless steel sheet． Ma￾ter Sci Eng A，2001，308( 1 /2) : 74 ［6］ Du W，Zheng H B，Jiang L Z，et al． Effect of finishing tempera￾ture on texture and formability of ferritic stainless steel． Steel Roll￾ing，2010，27( 4) : 5 ( 杜伟，郑淮北，江来珠，等． 终轧温度对铁素体不锈钢织构 和成形性的影响． 轧钢，2010，27( 4) : 5) ［7］ Kang Y L． Modern Automotive Board Quality Control and Form￾ability． Beijing: Metallurgical Industry Press，1999 ( 康永林． 现代汽车板的质量控制与成形性． 北京: 冶金工业 出版社，1999) ［8］ L Q G，Chen G N，Zhou J Z，et al． Influence of main texture components on plastic strain ratio of deep drawing steel sheet． Res Iron Steel，2000 ( 5) : 40 ( 吕庆功，陈光南，周家琮，等． 深冲钢板的主要织构对塑性 应变比的影响． 钢铁研究，2000 ( 5) : 40) ［9］ Li Q H． Relationship among Cold Rolling Process，Annealing and Texture of SUS430 Stainless Steel ［Dissertation］． Shenyang: Northeastern University，2009 ( 李秋鹤． SUS430 不锈钢冷轧、退火工艺与织构的关系［学位 论文］． 沈阳: 东北大学，2009) ［10］ Liu H T，Du W，Xie S T，et al． Effects of initial solidification structure on microstructure，texture and formability of Cr17 ferritic stainless steel． J Iron Steel Res，2008，20( 10) : 32 ( 刘海涛，杜伟，谢胜涛，等． 初始凝固组织对 Cr17 铁素体不 锈钢组织、织构及成形性的影响． 钢铁研究学报，2008，20 ( 10) : 32) ·50·