不锈钢管冷压加工后的中间退火

发布时间：2020-06-03 09:44:28 丨 浏览次数：

冷加工后，不锈钢管的内能因晶粒破碎、晶格畸变和吸收部分变形能而增加。而且使不锈钢管处于不稳定状态。因此，任何不锈钢厚壁管在塑性变形后都有恢复其变形前的原始结构的趋势。在室温下，由于钢中原子扩散能力不足，这种不稳定状态可以保持相当长的一段时间而没有明显的变化。然而，如果不锈钢管被加热并且其原子扩散能力被提高，冷加工不锈钢管的结构和性能将发生以下一系列变化。

(a)回收和重结晶

1.回复当加热温度不高时，原子的扩散能力仍然较低，因此不会引起不锈钢厚壁管的显微组织变化，但晶格的转变大大减少，从而内应力明显降低。同时，不锈钢管的一些物理、化学和力学性能得到了一定程度的恢复，如强度和硬度略有下降，塑性略有提高，而比电阻和腐蚀现象明显下降。在工业上，厚壁管制造商经常利用这种回收现象在低温下加热冷加工的不锈钢管，进行所谓的“应力消除退火”。

2.当加热温度继续升高时，再结晶冷压处理后的不锈钢管显微组织会因原子迁移率的增加而发生明显变化，从断裂、拉长或扁平的晶粒转变为均匀细小的等轴晶粒。这个变化的过程也是成核和生长的过程。在冷压处理不锈钢管的加热过程中，成核、生长和重新变成新晶粒的过程称为“再结晶”。然而，应该注意的是在成核和生长过程中晶格类型没有变化。

再结晶后，不锈钢管的强度和硬度显著降低，塑性显著提高。所有的机械和物理性能都完全恢复到变形前的值。

由于不锈钢厚壁管的再结晶过程可以完全消除加工硬化组织，并将不锈钢管恢复到变形前的状态，因此在工业上广泛使用所谓的“再结晶退火”(即中间退火)，以消除加工硬化现象，降低硬度，提高不锈钢管的塑性并继续加工。

在再结晶退火过程中，如果加热温度过高或加热时间过长，不锈钢管的晶粒在再结晶后会继续长大。此时，不仅不锈钢管的强度降低，而且塑性和韧性也降低，这是应该避免的。

(2)影响再结晶晶粒尺寸的因素

不锈钢管再结晶退火后的性能与其晶粒尺寸有关。温州不锈钢管因为晶粒尺寸不仅影响其强度和塑性，而且明显影响不锈钢管的冲击韧性。实践证明，晶粒越细，冲击韧性越好。那么，影响再结晶晶粒尺寸的主要因素是什么？

首先，退火温度和时间的影响。加热温度越高，加热时间越长，晶粒尺寸越大，其中加热温度影响最大。对于工业不锈钢管，再结晶温度T主要与不锈钢管的熔点有关。一般关系如下：

t再结晶=(0.35 ~ 0.40) t是熔化公式中的绝对温度。

对于工业上的冷加工不锈钢管和合金，为了消除加工硬化现象，退火温度一般选择比开始再结晶温度高100 ~ 200。例如，纯铁的熔点为1534，其再结晶开始温度约为450，不锈钢厚壁管的再结晶温度略低于450，因此生产用钢的再结晶退火温度为600 ~ 700。

其次是退火前不锈钢管变形程度的影响。从图中可以看出，当变形程度很小时，晶粒尺寸没有变化，因为不锈钢管不会再结晶。然而，当变形程度稍微增加时，再结晶退火合金的晶粒尺寸迅速增长。304不锈钢管晶粒尺寸最大的变形程度称为“临界变形程度”。对于一般的不锈钢管和合金，临界变形约为2 ~ 10%。在临界变形程度下，由于变形非常不均匀，再结晶退火中成核的数量很少，再结晶后得到分布极不均匀的晶粒，从而导致晶粒随后快速生长。当超过临界变形程度时，随着变形程度的增加，不锈钢管的结构被强烈破坏，产生大量均匀分布的晶核，从而再结晶后获得细小晶粒。

因此，在制定不锈钢管压力加工工艺时，为了获得优良的组织和性能，必须避免在临界变形附近进行加工。例如，在工业上冷轧不锈钢管时，变形程度一般为30 ~ 60%，但不到10%。

此外，不锈钢管中的杂质和合金元素，以及变形前的原始晶粒尺寸，都会影响再结晶后的晶粒尺寸。