D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.02.007 第26卷第2期 北京科技大学学报 Vol.26 No.2 2004年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2004 302HQA钢冷变形过程组织演化分析 张麦仓董建新曾燕屏曾凡 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要通过室温压缩实验，研究了奥氏体不锈钢302HQA的冷变形行为.组织分析和X射 线衍射分析表明，冷变形过程产生了形变马氏体，进一步磁性检测表明：随着变形量的增加， 形变马氏体的量也增加：在小变形条件下，变形速率对形变马氏体的生成量影响较小：当变 形量增加到50%时，随着变形速率的增加，由于变形热效应的影响，形变马氏体含量反而有 所下降. 关键词302HQA钢：形变马氏体：磁性检测 分类号TG115.57 奥氏体不锈钢线材主要用于生产紧固件（螺 钢，规格为6.5mm软态钢丝，完全固溶.其化学 丝、螺帽、螺栓、铆钉等)、弹簧、焊丝、精密轴、餐 成分（质量分数，%）为，C,0.012;Si,021:Mn, 具、医疗用针等).目前，国内不锈钢紧固件用线 0.76:P,0.031:S,0.008:Cr,17.24:Ni,9.92:Cu,2.97. 材大多依赖进口，主要因为此类产品的质量还远 1.2实验方法 达不到用户的使用要求.国内冷镦不锈钢产品主 室温压缩实验在Gleeble1500实验机上进行， 要存在以下几个方面的问题：1)冷镦易开裂，尤 实验样品为6mm×10mm的标准圆柱形试样.具 其对某些形状较复杂的产品，降低了原材料的利 体实验方案：变形应变速率0.1,1,5$：在同一应 用率，增加了生产成本；2)冷镦件的磁性较高，影 变速率下设计不同变形量分别为10%，30%， 响了在电子、计算机、VCD等要求非磁性元件方 50%.在实验过程中记录其真应力一真应变曲 面的应用：3)材料易加工硬化，影响了冷镦成型 线. 模具的使用寿命， 将室温压缩后的样品纵向切开，一半镶样， 冷镦成型性能受到多方面的影响，冷变形 用X射线衍射(XRD)技术分析纵切面的相组成， 过程产生形变马氏体是影响亚稳奥氏体不锈钢 然后将其纵切面磨光和抛光后浸蚀，在金相显微 冷加工性的主要原因之一，而形变马氏体的含量 镜上观察冷变形过程组织变化：另一半用于测量 可以通过磁性检测定性或定量表征..本文以韩 磁化强度. 国生产的紧固件所用的302HQA钢为研究对象， 磁性测量在振动式磁强计上进行.样品沿纵 利用室温压缩实验及相关组织分析、X射线衍射 向经线切割加工成2mm×3mm×2mm的方形薄 分析、磁性检测等手段，系统研究了冷变形参数 片，长度方向与原样品的变形方向一致，测量其 对302HQA钢形变马氏体含量的影响，为国产紧 在1.6kA/m下的磁化强度. 固件用302HQA钢的成形工艺控制奠定基础. 2实验结果及讨论 1实验材料和方法 不同冷变形参数下的应力一应变曲线如图1 11实验材料 所示，从图1可以看出，应变速率对材料的流动 实验材料为韩国生产的奥氏体302HQA不锈 应力影响不大，仅在稍高的应变速率（当应变速 率为5s时)时，流动应力下降比较明显.说明在 收稿日期2002-11-07 张麦仓男，34岁，副教授，博士 低速变形条件下，应变速率对材料的加工硬化影第 卷 第2 6 期 2 0 0 4年2 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u a r n l U o f n i v e s r iyt o S f e le e e a n n d Te c h n o fo y g B e i j i n g l Vb 0 .2 6 N . 2 A p r. 0 4 2 3 0 2H QA 钢冷变形过程组织演化分析 张 麦仓 董建新 曾燕屏 曾 凡 北京 科技 大学材 料科 学 与工程 学 院 , 北 京 10 0 0 8 3 摘 要 通 过 室温 压缩 实验 , 研 究 了奥 氏体不 锈钢 3 02 H Q A 的 冷变 形行 为 , 组织 分析 和 X 射 线 衍射 分析 表 明 , 冷 变形 过程 产生 了形 变马 氏体 . 进 一步磁 性检 测 表 明 : 随着 变形 量 的增 加 , 形 变 马 氏体 的量也 增加 ; 在 小变 形 条件 下 , 变 形 速率 对形 变 马 氏体的 生成 量 影响 较小 ; 当变 形 量增 加 到 50 % 时 , 随着 变 形速率 的增加 , 由于 变形 热 效应 的影 响 , 形 变 马 氏体含 量 反而有 所 下 降 . 关 键词 3 02 H QA 钢 ; 形变 马 氏体 : 磁性 检测 分 类号 T G 1 1 5 . 5 7 奥 氏体 不 锈钢 线 材主 要用 于生 产紧 固件 ( 螺 丝 、 螺 帽 、 螺 栓 、 铆钉 等 ) 、 弹簧 、 焊 丝 、 精 密轴 、 餐 具 、 医疗 用针 等卜 3] . 目前 , 国内不 锈钢 紧 固件用 线 材大多 依赖 进 口 , 主要 因为此类 产 品的质 量还 远 达 不到 用户 的 使用 要求 . 国 内冷徽 不锈 钢 产 品主 要 存在 以下几 个 方 面 的 问题 : l) 冷 徽 易 开裂 , 尤 其对 某 些形 状较复 杂 的产 品 , 降低 了原材 料 的利 用 率 , 增 加 了生 产 成本 ; 2) 冷 徽 件 的磁性 较 高 , 影 响 了在 电子 、 计算 机 、 V C D 等 要求 非 磁 性元 件 方 面 的应 用 ; 3) 材 料 易 加工 硬 化 , 影 响 了冷 徽 成 型 模 具 的使 用寿 命 . 冷徽 成 型 性 能受 到 多方 面 的影 响 件, , 冷 变 形 过 程 产 生形 变 马 氏体 是 影 响亚 稳 奥 氏体 不 锈 钢 冷 加 工性 的主要 原 因之 一 , 而 形变 马 氏体 的含 量 可 以通过 磁 性检 测 定性 或定 量 表征 `, , ` , . 本文 以韩 国 生产 的紧 固件 所 用 的 3 02 H QA 钢 为 研 究对 象 , 利用 室 温 压缩 实 验 及相 关 组 织分 析 、 X 射 线 衍 射 分 析 、 磁 性检 测 等手 段 , 系 统研 究 了冷变 形 参 数 对 3 02 H QA 钢 形 变 马 氏体 含 量 的影 响 , 为 国产 紧 固件 用 3 02 H Q A 钢 的成 形 工艺 控 制 奠定 基 础 . 钢 , 规 格 为中.6 5 ~ 软 态 钢丝 , 完 全 固溶 . 其 化 学 成 分 (质量 分 数 , % ) 为 , C , 0 . 0 12 ; 5 1 , 0 · 2 1 ; M n , 0 . 7 6 ; P , 0 . 0 3 1 : S , 0 . 0 0 8 ; C r , 17 . 2 4 ; N i , 9 . 9 2 ; C u , 2 . 9 7 . 1 .2 实验 方 法 室 温压 缩 实验 在 lG e bl e 15 0 实验 机上进 行 , 实验样 品为 中6 ~ xl o ~ 的标准 圆 柱形 试样 . 具 体 实 验 方案 : 变 形应 变速 率 0 . 1 , 1 , 5 -s’ ; 在 同一 应 变 速 率 下 设 计 不 同 变 形 量 分 别 为 10 % , 30 % , 5。% . 在 实 验 过 程 中记 录 其 真 应 力 一 真应 变 曲 线 . 将 室 温压 缩 后 的样 品纵 向切 开 , 一半 镶 样 , 用 X 射 线衍 射 ( X R D ) 技术 分 析 纵切 面 的 相组 成 , 然 后将 其 纵切 面磨 光 和抛 光 后浸 蚀 , 在 金相 显微 镜 上观 察 冷变 形过 程 组织 变 化 ; 另 一半 用 于测 量 磁 化 强度 . 磁 性测 量 在 振动 式 磁 强计 上 进行 . 样 品沿 纵 向经 线 切割 加 工 成 Z m m x3 r n们。 x Z ~ 的方 形 薄 片 , 长 度 方 向与 原样 品 的变 形 方 向一 致 , 测 量 其 在 1 . 6 ik 叼 m 下 的磁 化 强度 . 1 实验材 料 和 方 法 L l 实 验材 料 实验 材料 为韩 国生产 的奥 氏体 30 2 H QA 不 锈 收 稿 日期 2 0 冬1 一7 张麦 仓 男 , 34 岁 , 副教 授 , 博士 2 实验 结 果 及 讨 论 不 同冷 变 形参 数 下 的应 力 一 应 变 曲线如 图 1 所 示 . 从 图 l 可 以看 出 , 应变 速 率 对材 料 的流 动 应 力 影 响不 大 , 仅在稍高的应 变 速 率 ( 当应 变速 率 为 5 -s’ 时 ) 时 , 流 动 应力下 降 比较 明显 . 说 明在 低速 变形 条件 下 , 应变速 率对 材 料 的加 工硬 化 影 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2004. 02. 007