回火对冷轧AISI301不锈钢力学性能的影响

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.06.007 第18卷第6期 北京科技大学学报 VoL18 No.6 1996年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.1996 回火对冷轧AISI301不锈钢力学性能的影响* 苗柏和)张茂才2)史世凤3》章清泉》吴学锋3》范垂孚3》 1)北京科技大学材料科学与工程系，北京1000832)北京科技大学新金属材料国家重点实验室 3)首钢总公司冶金研究院高温耐蚀研究室 摘要使用磁性试验、透射式电子显微镜的选区电子衍射和中心暗场技术以及X射线衍射等方 法，分析了国产17一7冷轧不锈钢薄带轧态、轧后经380℃回火处理后钢的显微组织、钢中奥氏体 和马氏体相对含量，并与法国AIS301不锈钢带材进行了比较，讨论了冷轧及回火处理对AISI301 不锈钢力学性能的影响. 关键词A不锈钢，冷轧，回火，马氏体转变 中图分类号TG142.71,TG156.5 AISI301不锈钢（简称17-7）中镍含量在奥氏体不锈钢中最低，是所有奥氏体不锈钢中 奥氏体最不稳定的一个钢种山.17一7不锈钢在室温或更低温度下塑性变形时，应变会诱发 钢中亚稳的奥氏体(Am)向马氏体(Md)的转变.由于这种应变诱发的Am→Md转变的相变强 化和加工硬化两种强化机制共同作用，使得17-7不锈钢成为所有奥氏体类不锈钢中强度最 高的一个钢种，被广泛用作卡车、火车及飞机中的一些重要部件2，. 通过试验发现，国产冷轧17-7板材轧态的α。，0。都明显高于法国同类成品材料，而延 伸率6低于法国的该材料；冷轧板横向翘曲或称侧弯严重.因此需要弄清0.2mm板材轧后 380℃回火处理的目的，即回火对钢的力学性能的影响. 1实验 1.1样品的制备 试验用料经非真空感应炉熔炼，其化学成分见表1· 在0.2mm厚的17-7不锈钢带 表1首批试制17-7不锈钢的化学成分（质量分数，% 上沿平行轧制方向和垂直轧制方向 C Si Mn S P Cr Ni Fe 分别切取长200mm,宽20mm的条 0.080.341.02<0.025<0.02517.16.95余 状样品若干片，除部分直接做成室温 拉伸试样外，大部分进行380℃回火，保温时间分别为1,2,4和6h,回火样品密封在抽真空 的玻璃管内，每个试验至少有3片.轧态和回火后的样品分别制成室温拉伸用试样，X射线衍 射和磁性试验用试样以及透射电镜样品.拉伸试样按GB228-82中规定：200mm× 1995-03-25收稿第一作者男52岁高级工程师 ◆冶金部攻关项目

第 卷 第 8期 6 1 年 6月 9 9 1 1 2 北 京 科 技 大 学 学 报 J r o u a n l o f U n v i r e s iy t o f S e i e e c a n n d T e e h o n l o y g B e j i i g n 0 L 8 O N 1 V . 6 既 D 。 6 9 9 1 0 回火 对冷轧 不锈 钢力 学性 能 的影 响 A 1 3 S I I * 苗柏 和 张茂才 史世凤 章清泉 吴 学锋 范垂孚 l 2 3 3 3 3 ) ) ) ) ) ) 北 京科技大学材料科学与 工 程系 1 ) , 北京 10 X() 83 2 )北京科技 大学新金属材料国家重点实验室 3) 首钢总公 司冶金研究 院高温耐蚀研究室 摘要 使用磁性 试验 、 透射式 电子显微 镜的选 区 电子衍射和 中心 暗场技术 以及 X 射 线衍射等方 法 , 分 析了 国产 17 一 7 冷轧不锈钢薄带轧态 、 轧后经 3 80 ℃ 回火处理后钢的显微组织 、 钢 中奥 氏体 和马 氏体相 对含量 , 并与法 国 AI S I3 01 不锈钢带材进行 了比较 ,讨 论了冷轧及回 火处理 对 AI S3I 01 不锈钢力学性 能的影 响 . 关健 词 A 不锈钢 , 冷轧 , 回火 , 马氏体转变 中图分类号 T G 14 2 . 7 1 , T G 1 5 6 . 5 A is 3I 01 不 锈钢 (简称 17 一 7) 中镍含量 在 奥氏体不锈钢 中最低 , 是 所 有 奥氏体不 锈钢 中 奥 氏体最 不 稳定 的一 个钢 种 j[] . 17 一 7 不 锈 钢在 室温 或 更低 温 度下 塑性 变形 时 , 应变 会诱发 钢 中亚稳的奥 氏体 (A m ) 向 马 氏体 (M d) 的转 变 . 由于 这种 应变 诱发 的 A m 一M d 转 变的相 变 强 化和加 工硬 化 两种 强化 机制 共 同作 用 , 使得 17 一 7 不锈钢 成为 所有 奥 氏体类不 锈 钢 中强度 最 高的一 个钢 种 , 被广 泛用 作 卡车 、 火车 及 飞机 中的一 些重 要部件 2[,3 〕 . 通过 试 验 发现 , 国产冷 轧 17 一 7 板材 轧态 的 气 , a0 2都明显 高于 法 国 同类成 品材料 , 而 延 伸率 d 低 于 法 国 的该 材 料 ; 冷轧 板 横 向翘 曲或称 侧 弯严重 . 因此 需 要 弄 清 .0 2 ~ 板 材 轧 后 38 0 ℃ 回 火处理 的 目的 , 即 回火 对钢 的力 学性 能 的影 响 . 1 实验 1 . 1 样品的 制备 试验用料 经非 真空 感应 炉熔 炼 , 其化 学成 分见 表 1 . 在 .0 2 ~ 厚 的 17 一 7 不 锈 钢带 , 一 ` 止` · · - 一` “ 从 .,I “ 八 , ` 且八“ 、 ` · 让 u · ` 几i u ` i ’于 “ , 且 ` 一 “ ” 砂 , 卜门 甲 表 i 首批试制一7 一 7不锈 钢的化学 成分 (质 t 分数 ) , % 上 沿 平 行轧 制 方 向和 垂 直 轧 制 方 向 己 面 而石 云 奋 6 丙i F已 分别切 取 长 2 0 ~ , 宽 20 ~ 的条 蔽蔽丽正丁砰又丽云又丽乏丁五 i 咭亏3 系 状样 品若干片 , 除 部分直 接做成 室温 — 拉伸 试 样 外 , 大部 分 进 行 38 0 ℃ 回火 , 保温 时 间分 别 为 1 , 2 , 4 和 6 h , 回火样 品密 封在 抽 真 空 的玻璃管 内 , 每个试 验至 少有 3 片 . 轧 态和 回火 后 的样 品分别 制成 室 温拉 伸用 试样 , X 射线衍 射 和 磁 性 试 验 用 试 样 以 及 透 射 电 镜 样 品 . 拉 伸 试 样 按 G B 2 2 8 一 82 中 规 定 : 2 0 ~ x 19 9 5 一 0 3 一 2 5 收稿 . 冶金部攻 关项 目 第 一 作者 男 52 岁 高级工 程师 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 06. 007

Vol.18 No.6 苗柏和等：回火对冷轧AISI301不锈钢力学性能的影响 ·523· 12.5mm,标距长度为50mm.X射线衍射试样为20mm×17mm,磁性试验用试样为5mm ×5mm. 另外，从国产17-7轧态与法国的AISI301成品带材上各取一片同时进行固熔处理， 1100℃保温30min,水冷，用来分析两种材料中相的相对量的差别. 1.2力学性能试验 全部室温拉伸试验均在MTS810试验机上进行，拉伸速度按8kg/mm2·s控制，用位移传 感器测量变形量，记录拉伸载荷-伸长曲线，并给出材料的。02及ò值. 1.3磁性试验 磁性试验在Vibrating Sample Magnetometer Model9600仪器上进行.磁场强度400 kAm.记录每种材料室温下的磁化曲线及饱和磁化强度J。,并用计算机绘图，测量了国产 17一7冷轧带轧态，经380℃不同保温时间的回火试样和法国的成品带材试样的饱和磁化强 度.同时测量了国产及法国材料同经1100℃固熔处理后的试样的饱和磁化强度.另外，考虑 到轧制组织的各向异性的影响，分别在沿轧制变形方向和垂直轧制方向上测量材料饱和磁化 强度的差别. 1.4透射电镜试验 分别从国产轧态和轧后380℃、2h回火处理的0.2mm厚17-7薄带上切取中3mm的圆 片，在EM100C×2双喷电解抛光机上减薄、穿孔制成电镜用薄膜样品.电解液（体积分数） 是42%H,P0,+34%H,S0,水溶液，温度为室温，电流为200mA. 薄膜样品的显微组织及相分析在JEM-100Cx分析型电子显微镜上进行，工作电压 100kV,使用双倾样品台做电子衍射. 1.5X射线衍射试验 X射线衍射试验在Rigaku-DMax-RAX射线衍射仪上进行.扫描范围20=48~ 114°，C0把，Fe滤波.20kV,70mA,扫描速度为1°，闪烁计数管计数.考虑到试样在冷轧态有 织构，因此试样安装在样品旋转架上，在二维方向旋转速率为78次/mn,用奥氏体相的 (111)A,(200)A,(220)A和(311)A4个峰，以及马氏体相的(110)M,(200)M和(211)M3个峰的强 度，并按国标GB8362-87计算出残余奥氏体(%)，最后计算出马氏体(%).这里主要测量了 国产轧态及法国材料中的马氏体(%). 2试验结果与讨论 不同材料的室温拉伸试验结果见表2.由表2可以看出，首批试制的国产17-7不锈钢怜 轧带轧态及轧后经380℃不同保温时间回火处理的试样，其0。，。2都明显高于法国材料，延 伸率则低于后者.特别是从断口特征看，法国同类材料是典型的杯状断口，而国产材料都是 45°切断.国产材料轧后经380℃回火处理的拉伸试样其0。，02还稍高于轧态试样.上面这些

V o l . 18 N 0 . 6 苗柏和 等 : 回火 对冷轧AI S I3 01 不锈钢力学性能 的影 响 . 5 2 3 . 12 . 5 幻。 刃。 , 标距 长度 为 50 ~ . X 射线衍 射 试 样 为 20 r n r n x 17 r n r n , 磁 性 试验 用试 样 为 s r n r n X s r n r D 另 外 , 从 国 产 17 一 7 轧 态 与 法 国 的 A I S I3 01 成 品带材 上 各 取 一 片 同 时 进行 固熔处理 , 1 0 ℃ 保温 30 m in , 水 冷 , 用来分析 两种 材料 中相 的相 对量 的差 别 . 1 . 2 力学性能试验 全部室温 拉伸试验 均在 M T s lo 试验 机 上进行 , 拉伸速度 按 8 k g / nIU Z · s 控制 , 用 位移 传 感器 测量 变形 量 , 记 录拉伸载荷 一 伸长 曲线 , 并给 出材料 的 吼 , a0 2 及 d 值 · 1 . 3 磁性试验 磁 性 试 验 在 V i b r at in g s am p l e M a g n e to m e t e r M o d e l 9 6 0 0 仪 器 上 进 行 . 磁 场 强 度 4 0 0 切.m 记 录 每 种 材 料 室 温 下 的 磁 化 曲线 及 饱 和 磁 化 强度 人 , 并 用 计算 机 绘 图 , 测 量 了 国产 17 一 7 冷轧 带 轧态 , 经 3 80 ℃ 不 同保温 时间 的回 火 试样 和法 国 的成 品带材 试样 的饱和 磁化强 度 . 同时测 量 了 国产及 法 国材料 同经 1 1 0 0 ℃ 固熔 处理 后 的试样的饱和磁 化 强度 . 另外 , 考 虑 到轧 制组 织 的各向异 性 的影 响 , 分别在 沿轧 制变形 方 向和垂 直轧 制 方 向上测 量材 料饱和磁 化 强度 的差 别 . 1 . 4 透 射电镜试验 分别 从国产 轧态和 轧后 38 0 ℃ 、 Z h 回 火处理 的 .0 2 ~ 厚 17 一 7 薄带上 切取 中3 ~ 的 圆 片 , 在 EJ M 1o o C x Z 双 喷 电解 抛光 机上减 薄 、 穿孔 制成 电镜用薄膜 样 品 . 电解液 (体积分 数 ) 是 4 2 % H 3 p o 4 + 34 % H Z s o 4 水溶 液 , 温 度为 室温 , 电流 为 Zo o mA . 薄 膜 样 品 的显 微 组 织 及 相 分 析 在 EJ M 一 I Oc0 x 分 析 型 电 子 显 微镜 上 进 行 , 工 作 电 压 l o kV , 使用 双倾样 品台做 电子衍 射 . 1 . s x 射线衍射试验 x 射线衍 射试 验 在 iR g ak u 一 D从ax 一 R A x 射 线衍 射仪 上 进 行 . 扫 描 范 围 2 0 = 48 一 1 140 , C o 把 , F e 滤波 . 2 0 vk , 70 m A , 扫描 速度 为 l “ , 闪烁计数 管计数 . 考 虑到 试样 在冷轧 态有 织 构 , 因 此试 样 安装在 样 品旋 转架 上 , 在二 维 方 向旋 转 速 率为 78 次m/ in , 用 奥 氏体相 的 (川 ) * , (2 0 0 ) * , ( 2 2 0 ) A和 ( 3 1 1) 、 4 个 峰 , 以 及 马 氏体相 的 ( 1 10 ) M , ( 2 0 0 ) M 和 ( 2 1 1 ) M 3 个峰 的强 度 , 并 按 国标 G B 8 3 62 一 87 计 算 出残 余奥 氏体 (% ) , 最 后计算 出 马 氏体 (% ) . 这里 主 要测量 了 国产 轧态及 法 国材料 中的 马 氏体 (% ) . 2 试验结果 与讨论 不 同材料 的室 温拉 伸试 验结 果 见表 2 . 由表 2 可 以 看 出 , 首批 试制 的 国产 17 一 7 不锈 钢冷 轧带轧 态及 轧 后 经 3 80 ℃ 不 同保温 时 间回 火处 理 的试 样 , 其 a b , a0 2 都 明显 高于 法 国材 料 , 延 伸率 则 低 于 后 者 . 特 别 是 从断 口 特 征 看 , 法 国 同类 材 料 是 典 型 的杯 状 断 口 , 而 国 产材 料 都 是 45 。 切 断 · 国产材 料 轧后 经 3 80 ℃ 回火 处理 的拉 伸 试样其 口b , a0 2 还稍 高于 轧 态试样 · 上面 这些

·524· 北京科技大学学报 1996年No.6 结果表明，冷加工塑性变形决定了17-7不锈钢的，02的水平， 磁性试验给出 表2材料室温拉伸试验结果及断口特征 的各种材料的磁化 试样尺寸/mm 曲线见图1，其中有 试样号 宽度厚度 002/MPa Ob/MPa 6,% 断口特征 国产材料轧态（田及 法国材料 12.50.21448.41 1589.681.50典型杯状断口 轧后固溶处理(HQ) 国产轧态 12.5 0.2 1557.54 1651.981.48 45°切断 试样，法国材料(F), 380℃1h回火12.5 0.2 1716.271847.221.36 45°切断 及其固溶处理后 380℃2h回火12.50.2 1726.191855.161.45 45°切断 (FQ)试样和国产轧 380℃4h▣火12.5 021706.351858.731.52 45°切断 380℃6h▣火12.50.21726.19 1850.401.50 45。切断 后380℃2h回火试 样(Ht)的磁化曲线及饱合磁化强度.图2是国产材料轧态同一试样平行(H)与垂直(H,)轧 制方向两个不同方向的磁化曲线 0.80 Hx Ht H 0.60 H 30.40 0.20 HQ 0.000 FQ 80 160240320400 H/kA·ml H/A.m 图1不同材料及状态下的室温磁化曲线和 图2同一试样不同轧制方向的磁化曲线 饱和磁化强度 及饱和磁化强度 由图1可以看出，国产材料轧态是法国同类材料饱合磁化强度的1.5倍，即J=1.5J5,轧 后经380℃2h回火的国产试样还稍高于轧态饱和磁化强度.国产17-7与法国A1SI301同 经1100℃固溶处理后其饱合磁化强度非常接近，几乎在同一水平上，另外，轧制方向对测量 材料的磁饱和强度的影响可以忽略不计，见图2.这表明，国产材料与法国材料的力学性能上 的差别主要取决于冷加工变形工艺及总变形量. 国产轧态及轧后380℃2h回火处理的17-7板材的显微组织分别见图3和图4.图3是 国产17-7板材轧态的显微组织及其电子衍射花样，可见组织中只有奥氏体和马氏体两相， 晶粒沿轧制方向拉长，宽度接近0.1μm.图4是轧后380℃2h回火后国产17-7板材的显微 组织及其电子衍射花样.由Cr,C,的中心暗场象中可以看出nm级的Cr,C,碳化物弥散分布在 奥氏体晶粒内，参见图4(b). 在X射线衍射谱中只有A和M两相，无多余衍射峰出现.由试验直接计算出A含量后， 余为Md含量，见表3. 由X射线衍射分析，国产材料轧态Md含量比法国同类材料高23%.X射线衍射结果与 磁性试验结果是一致的

. 5 2 4 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 9 6 年 N o . 6 结果 表 明 , 冷加 工塑 性变 形决 定 了 17 一 7 不锈 钢 的 几 , a0 2 的水 平 · 磁 性 试 验 给 出 表 2 材料室温拉伸试验结 果及断 口特征 的 各 种 材 料 的 磁 化 曲 线 见 图 1 , 其 中 有 国产 材料 轧 态 ()H 及 轧 后 固溶 处理 ( H Q ) 试 样 , 法 国材 料 ()F , 及 其 固 溶 处 理 后 (F Q ) 试 样 和 国 产 轧 后 3 8 0 ℃ Z h 回火试 试样号 试样尺寸厄u n a0 2 / M P a a b / M P a 占 , % 断 口 特征 法国 材料 国 产轧态 3 8 0 ℃ l h 回 火 3 8 0℃ Z h 回 火 3 8 0℃ 4 h回 火 38 0℃ 6 h回 火 1 2 . 5 1 2 . 5 1 2 . 5 1 2 . 5 1 2 . 5 1 2 . 5 1 4 4 8 . 4 1 1 5 5 7 . 5 4 1 7 1 6 . 2 7 1 7 26 . 19 1 7 0 6 . 3 5 1 7 2 6 . 19 1 5 8 9 . 6 8 1 6 5 1 . 9 8 1 8 4 7 . 2 2 1 85 5 . 16 1 8 5 8 . 7 3 1 8 5 0 . 4 0 1 . 5 0 1 . 4 8 1 . 3 6 1 . 4 5 1 . 5 2 1 . 5 0 典型杯状 断 口 4 5 “ 切 断 4 5 “ 切 断 4 5 “ 切 断 4 5 “ 切 断 4 5 。 切 断 `, … 0o n ù n “n 样 ( H )t 的磁化曲线及 饱合 磁化 强度 · 图 2 是 国产材 料 轧态同一 试样 平行 ( H 户 与垂直 ( H户 轧 制方 向两 个不 同方 向的磁 化 曲线 . 玺~ 、 { H I 厂l 一 夕 一t HFH 1 6 0 2 4 0 H / k A . m H Q FQ . 」 . 3 2 0 4 0 0 一ù目\n 尸. les óes esL es es. J . L F 曰门陌旧 0o nUó n ù 64ZnR0 ù nUCn ù 0 卜\ s 、 H / A . m 图l 不 同材料及状态下的室温磁化 曲线和 饱 和磁化强 度 图2 同一试样不 同轧制方向的磁化 曲线 及饱 和磁化 强度 由图 l 可 以 看 出 , 国产 材料 轧态 是法 国 同类材 料饱 合磁 化 强度 的 1 . 5 倍 , 即 J 梦 一 1 . S J 互 , 轧 后经 3 80 ℃ Z h 回火 的 国产 试样 还稍 高于 轧态饱和磁 化强 度 . 国产 17 一 7 与法 国 A I S I3 01 同 经 1 10 0 ℃ 固 溶处理后 其饱合 磁 化强 度 非常 接近 , 几 乎在 同一 水 平上 . 另外 , 轧 制方 向对测 量 材料 的磁饱 和 强度 的 影 响可 以 忽 略不 计 , 见 图 2 . 这表 明 , 国 产 材料 与法 国材料 的力 学 性能 上 的差 别 主要 取决 于冷 加工 变形 工艺 及总 变形 量 . 国产轧 态及 轧后 38 0 ℃ Z h 回 火处 理 的 1 7 一 7 板 材的 显微组织 分别 见 图 3 和 图 4 . 图 3 是 国产 17 一 7 板 材 轧态 的显 微 组织 及其 电子 衍 射花 样 , 可 见组织 中只 有奥 氏体和 马 氏体两相 , 晶粒 沿 轧制 方 向拉长 , 宽 度接 近 0 . 1 卜m . 图 4 是 轧后 38 0 ℃ Z h 回火后 国产 1 7 一 7 板 材 的显 微 组 织及 其 电子 衍射 花 样 · 由 Cr 7C 3的 中心 暗场 象 中可 以 看 出 n m 级 的 Cr 7 C 3碳 化 物 弥散 分布 在 奥 氏体 晶粒 内 , 参见 图 4 ( b) . 在 X 射 线 衍 射 谱 中只有 A 和 M 两相 , 无多余 衍 射峰 出现 . 由试验 直接 计算 出 A 含量 后 , 余 为 M d 含量 , 见表 3 . 由 X 射 线 衍射 分析 , 国产 材料 轧 态 M d 含 量 比法 国 同类 材料 高 23 % . X 射 线衍 射 结果 与 磁 性 试验结 果是 一 致 的

. 5 2 4 . 北 京 科 技 大 学 学 报 19 9 6年 N o . 6 结果 表 明 , 冷加 工塑 性变 形决 定 了 17 一 7 不锈 钢 的 几 , a0 2 的水 平 · 磁 性 试 验 给 出 表 2 材料室温拉伸试验结 果及断 口特征 的 各 种 材 料 的 磁 化 曲 线 见 图 1 , 其 中 有 国产 材料 轧 态 ()H 及 轧 后 固溶 处理 ( H Q ) 试 样 , 法 国材 料 ()F , 及 其 固 溶 处 理 后 (F Q ) 试 样 和 国 产 轧 后 3 8 0 ℃ Z h 回火试 试样号 试样尺寸厄u n a0 2 / M P a a b / M P a 占 , % 断 口 特征 法国 材料 国 产轧态 3 8 0 ℃ l h 回 火 3 8 0℃ Z h 回 火 3 8 0℃ 4 h回 火 38 0℃ 6 h回 火 1 2 . 5 1 2 . 5 1 2 . 5 1 2 . 5 1 2 . 5 1 2 . 5 1 4 4 8 . 4 1 1 5 5 7 . 5 4 1 7 1 6 . 2 7 1 7 26 . 19 1 7 0 6 . 3 5 1 7 2 6 . 19 1 5 8 9 . 6 8 1 6 5 1 . 9 8 1 8 4 7 . 2 2 1 85 5 . 16 1 8 5 8 . 7 3 1 8 5 0 . 4 0 1 . 5 0 1 . 4 8 1 . 3 6 1 . 4 5 1 . 5 2 1 . 5 0 典型杯状 断 口 4 5 “ 切 断 4 5 “ 切 断 4 5 “ 切 断 4 5 “ 切 断 4 5 。 切 断 `, … 0o n ù n “n 样 ( H )t 的磁化曲线及 饱合 磁化 强度 · 图 2 是 国产材 料 轧态同一 试样 平行 ( H 户 与垂直 ( H户 轧 制方 向两 个不 同方 向的磁 化 曲线 . 玺~ 、 { H I 厂l 一 夕 一t HFH 1 6 0 2 4 0 H / k A . m H Q FQ . 」 . 3 2 0 4 0 0 一ù目\n 尸. les óes esL es es. J . L F 曰门陌旧 0o nUó n ù 64ZnR0 ù nUCn ù 0 卜\ s 、 H / A . m 图l 不 同材料及状态下的室温磁化 曲线和 饱 和磁化强 度 图2 同一试样不 同轧制方向的磁化 曲线 及饱 和磁化 强度 由图 l 可 以 看 出 , 国产 材料 轧态 是法 国 同类材 料饱 合磁 化 强度 的 1 . 5 倍 , 即 J 梦 一 1 . S J 互 , 轧 后经 3 80 ℃ Z h 回火 的 国产 试样 还稍 高于 轧态饱和磁 化强 度 . 国产 17 一 7 与法 国 A I S I3 01 同 经 1 10 0 ℃ 固 溶处理后 其饱合 磁 化强 度 非常 接近 , 几 乎在 同一 水 平上 . 另外 , 轧 制方 向对测 量 材料 的磁饱 和 强度 的 影 响可 以 忽 略不 计 , 见 图 2 . 这表 明 , 国 产 材料 与法 国材料 的力 学 性能 上 的差 别 主要 取决 于冷 加工 变形 工艺 及总 变形 量 . 国产轧 态及 轧后 38 0 ℃ Z h 回 火处 理 的 1 7 一 7 板 材的 显微组织 分别 见 图 3 和 图 4 . 图 3 是 国产 17 一 7 板 材 轧态 的显 微 组织 及其 电子 衍 射花 样 , 可 见组织 中只 有奥 氏体和 马 氏体两相 , 晶粒 沿 轧制 方 向拉长 , 宽 度接 近 0 . 1 卜m . 图 4 是 轧后 38 0 ℃ Z h 回火后 国产 1 7 一 7 板 材 的显 微 组 织及 其 电子 衍射 花 样 · 由 Cr 7C 3的 中心 暗场 象 中可 以 看 出 n m 级 的 Cr 7 C 3碳 化 物 弥散 分布 在 奥 氏体 晶粒 内 , 参见 图 4 ( b) . 在 X 射 线 衍 射 谱 中只有 A 和 M 两相 , 无多余 衍 射峰 出现 . 由试验 直接 计算 出 A 含量 后 , 余 为 M d 含量 , 见表 3 . 由 X 射 线 衍射 分析 , 国产 材料 轧 态 M d 含 量 比法 国 同类 材料 高 23 % . X 射 线衍 射 结果 与 磁 性 试验结 果是 一 致 的

·526· 北京科技大学学报 1996年No.6 BCT点阵，但由于Md的正方度太小，以至于实际上很难区分这个钢中的Md是BCC点阵还 是BCT点阵，不过这并不影响对相变导致的强化过程的分析. 冷加工塑性变形过程中，合金的组织变化主要表现为晶体中位错层错等缺陷的数量和密 度增加，多晶体材料中各晶粒形变不均匀，晶粒沿轧制方向变扁变长，伴随晶粒的破碎及形变 织构的形成，同时产生微观应力及宏观应力，使材料的强度提高，塑性下降，国产材料的0。， (o2明显高于进口法国材料（见表1）.磁性及X射线衍射分析国产材料中M含量也明显高于 法国材料，表明国产材料经冷加工塑性变形后的加工硬化及应变导致的Am→Md相变过程和 程度都比法国的材料严重.经380℃回火后材料的06,0.2还稍稍有升高，这是由于时效处理 时微量的m级Cr,C,碳化物自亚稳奥氏体中析出的弥散强化作用.因此，从冷加工工艺上考 虑，要减少冷轧最后一个轧程的总变形量以减少材料的加工硬化程度，同时也使应变诱发的 Am-→Md相变减少，从而使Md含量保持到一个合适的水平，这样保证材料通过冷加工塑性 变形后既有高弹性模量、高强度又有一定的塑性， 回火处理主要是消除材料的残余应力，随着冷加工引起的残余应力的去除，材料得到一 定恢复，稳定材料的形变组织及性能，从而保证钢有好的抗松弛性能及抗机械疲劳性能，同时 在塑性变形过程中因宏观形变不均匀所引起的侧弯也会有所减轻.但无论如何不能采用进一 步提高回火温度的办法来减少钢的σ6,02而增加塑性，这样会使钢的弹性模量急骤下降，从 而损失了一个高强度挠性联轴节材料所要求的基本性能， 3结论 1)作为挠性联轴节材料的A1S1301冷轧不锈钢，主要通过冷轧工艺，特别是最后一个轧 程的总形变量，来控制钢的加工硬化和应变导致的亚稳的Am→Md转变过程，从而保证钢既 有高强度高弹性模量又有一定的塑性. 2)380℃回火对残余应力的消除，减少塑性变形不均匀引起的侧弯，稳定形变组织有益， 从而提高材料的抗松弛及疲劳性能. 致谢感谢北京科技大学刘国勋数授和周寿增教授分别在应变导致的马氏体相变机制和磁性分析方面提出 许多宝贵意见， 参考文献： 1 Metals Handbook,Vol 8.8th Edition.ASM Handbook Committee,1973.424 ~426 2 Metals Handbook,Vol 3.9th Edition.ASM Handbook Committee,1980.3 ~15 3 Clauss Franci's J.Engineers Guide to High-temperature Materals.Addison-wesloy Publishing Corp, 1969.86~103 4 Delong W T,Ostrom G A,Szumachowski E R.Measurement and Calculation of Ferrite in Stain- less Steel Weld Metal.Welding Research Supplement,1956(Nov):521 5 Pryce L,Andrews K W.Practical Estimation of Composition Balance and Ferrite Content in Stain- less Steels.JISI,1960.415

· 5 2 6 · 北 京 科 技 大 学 学 报 19 96 年 N .o 6 B C T 点 阵 , 但 由于 M d 的正方 度太 小 , 以 至 于 实际上 很难 区 分这个钢 中的 M d 是 B C C 点 阵还 是 B C T 点 阵 . 不 过这 并不 影 响对 相变 导 致 的强化 过程 的分 析 . 冷加 工 塑性 变形 过程 中 , 合 金 的组织 变化 主要 表 现为 晶体 中位 错 层错 等缺 陷 的数量 和 密 度 增加 , 多 晶体 材料 中各 晶 粒形 变不 均匀 , 晶粒沿 轧制 方 向变 扁变 长 , 伴随晶粒 的破 碎及 形 变 织 构 的形成 , 同时 产生微 观应 力及 宏观 应力 , 使 材 料 的强度 提 高 , 塑性 下 降10] . 国产 材料 的 几 , a0 2 明显 高 于进 口 法 国材 料 (见表 l ) · 磁性 及 x 射 线衍 射分析 国产材 料 中 M d 含 量也 明显 高 于 法 国材料 , 表 明国产 材料 经 冷加 工塑性 变 形后 的加 工硬 化及 应 变导 致 的 A m 、 M d 相 变 过程 和 程 度都 比法 国的 材料 严 重 · 经 38 0 ℃ 回火 后 材料 的 u 、 , a0 2 还稍 稍 有 升高 , 这是 由于 时效 处理 时微量 的 nI 级 Cr 7 C 3碳化 物 自亚 稳奥 氏体中析 出 的弥散 强化 作 用 · 因此 , 从冷加 工 工艺 上 考 虑 , 要 减 少冷 轧 最后 一 个轧程 的总 变形 量 以 减 少材 料 的加 工 硬化 程 度 , 同 时也 使应变 诱发 的 A m 、 M d 相 变 减 少 , 从而 使 M d 含 量 保持 到 一个 合适 的水 平 , 这样 保证 材 料 通过 冷加 工 塑性 变 形后 既有 高弹性 模量 、 高 强度 又有 一定 的 塑性 . 回 火处理 主 要是 消 除材 料 的残 余 应力 , 随着 冷加 工 引起 的残 余应力 的 去 除 , 材 料得 到 一 定 恢复 , 稳定材 料 的形 变组 织及 性 能 , 从而保证钢 有好的抗 松弛 性 能及抗 机械 疲劳性 能 , 同时 在塑性 变 形过 程 中 因宏 观形 变 不均 匀所 引起 的侧 弯也 会有 所减 轻 . 但无 论如何 不 能采 用进 一 步提 高 回 火 温度 的办法 来减 少 钢 的 a 、 , a0 2 而 增加 塑 性 , 这样 会使钢 的弹性 模 量 急骤下 降 , 从 而损失 了一个高强度挠 性联 轴 节材料 所 要求 的基 本性 能 . 3 结论 l) 作 为 挠性 联 轴节 材料 的 A I S 13 01 冷 轧不锈 钢 , 主 要通 过冷 轧 工艺 , 特 别是 最 后一 个 轧 程的 总形 变 量 , 来控 制 钢 的加 工硬 化 和应 变 导致 的 亚稳 的 A m * M d 转变 过程 , 从而 保证钢 既 有高强 度 高弹 性模 量又 有 一定 的塑性 . 2 ) 3 80 ℃ 回 火 对残余应力 的消除 , 减 少 塑性 变形 不 均匀 引起的 侧 弯 , 稳 定 形变 组织 有益 , 从而提 高材 料 的抗 松弛 及疲 劳 性能 . 致谢 感谢 北京科技大学刘 国勋 教授和 周寿增教授分别在应变导致 的马氏体 相变机制和磁性分析方面 提 出 许多 宝贵意 见 . 参 考 文 献 : 1 M e at l s H an d b o o k , V o l 8 . s th E d i t i o n . A SM H a n d b o o k C o r n 上n i t e e , 1 9 7 3 . 4 2 4 一 4 2 6 2 M e at l s H an d b o o k , V o l 3 . g th E d i ti o n . A SM H a n d b o o k C o 们皿Q i t e e , 1 9 8 0 . 3 一 15 3 C l a u s s F r an e i , 5 J . E n g i n e e r s o u id e t o H ig h 一 t e m p e r a utr e M a t e ar l s . A d d i s o n 一 w e s l o y P u b l i s h i n g e o印 , 1 9 6 9 . 8 6 一 1 0 3 4 D e l o n g W T , O s otr m G A , S zu m a e h o w s k i E R . M e a s ure m e n t a n d C a l e u lat i o n o f F e ir t e i n S at in - l e s s S t e e l W e ld M e t a l . W e ld in g R e s e ar e h S u P Pl e m e in , 1 9 5 6 ( N o v ) : 5 2 1 5 P ry e e L , A n dr e w s K W . P ar e t i e a l E s t im a t i o n o f C o m P o s i t i o n B a l a n e e an d F e ir t e C o nt e n t i n S at i n - l e s s S t e e l s . J I S I . 1 9 6 0 . 4 1 5