退火工艺对304HC奥氏体不锈钢钢丝组织和性能的影响

　　304HC奥氏体不锈钢是在原304不锈钢的基础上加入1.0%～3.0%的Cu，使其冷加工性能和耐腐蚀性能得以提高的一种新的不锈钢材料。304HC奥氏体不锈钢不能通过热处理手段进行强化，但可以通过形变的方式提高其强度，即对奥氏体不锈钢进行多次拉拔，利用强烈的加工硬化来提高奥氏体不锈钢钢丝的强度[1]。拉拔后，微观上钢丝内滑移面及晶界上将出现大量位错，致使点阵产生畸变。随着变形的进行，畸变量增加，钢丝的变形抗力和强度提高，而塑性降低。当加工硬化达到一定程度，继续变形时，钢丝便会产生裂纹甚至有断裂的危险。因此，在304HC不锈钢钢丝拉拔过程中，一般都必须进行软化退火，消除其残余应力，提高材料塑性，消除加工硬化，以便能进行下一道加工[2]。为了选择最佳的退火工艺参数，需要对钢丝加工硬化和退火软化的规律及机理进行深入研究。本文通过对304HC不锈钢钢丝冷拉拔，对拉拔试样进行退火，研究不同退火工艺条件对其组织和性能的影响，以期为实际生产工艺的制定提供依据。

　　1　实验材料与方法

　　实验材料为某厂生产的直径为5.5mm的304HC盘元，其化学成分如表1所示。盘元经过3个道次(Φ5.5mm→Φ4.5mm→Φ3.8mm→Φ3.45mm)的冷拉拔后，将Φ3.45mm的钢丝分别于1050、1080、1100℃的退火温度和4、6、8m/min的走线速率下进行连续退火。采用Leica　DMR金相显微镜观察退火后试样的微观组织形貌。采用CMT4105拉伸试验机对退火后的钢丝进行拉伸实验，测量其力学性能，主要指标为屈服强度、抗拉强度及延伸率。

　　2　结果与分析

　　2.1　盘元及硬线的金相组织分析

　　图1为Φ5.5mm盘元的金相组织形貌照片。由图1中可见，该304HC盘元的组织大多为等轴奥氏体晶粒，同时存在少量退火孪晶;边部组织晶粒尺寸较大(20μm)，而芯部组织晶粒尺寸较小(15μm)。从图1中还可以看到大量的第二相组织(α铁素体)，呈黑色点状均匀分布在芯部横截面上，相对应地在芯部纵截面上存在部分带状组织，沿变形方向分布。第二相产生的原因应该是由于热轧后固溶处理时保温时间过短或加热温度偏低，使纤维组织中出现α铁素体。同时，形变过程中亚稳γ相也会转变为具有铁磁性的体心立方马氏体(α')相[3-5]，破坏了组织的均匀性，降低了组织的力学性能，且使材料不能成为无磁性钢。

　　图2为盘元经不同道次冷拉拔后硬线的金相组织照片。由图2可见，将钢丝拉拔至Φ4.5mm后，奥氏体晶粒被拉长且出现较多的形变孪晶[6]，各晶粒的变形也呈现出不均匀性，盘元中颗粒状的第二相组织(α铁素体)被拉长呈条带状。继续拉拔至Φ3.8mm及Φ3.45mm时，材料的原始晶粒被彻底破碎，晶界模糊不清，原晶粒已被拉长形成纤维状组织，使不锈钢的塑性减弱，冷加工硬化率增大[7]。同时晶界上的碳化物在金属塑性变形过程中钉扎位错，使位错活动性明显减少，产生位 错塞积，材料的强度提高、塑性下降、产生明显的加工硬化。