SUS304 不銹鋼薄板形變硬化及退火軟化

　　SUS304 是一種 18-8 系的奧氏體不銹鋼，通常用作沖壓墊圈類緊固件。由于其沖壓在各部分材料的形變程度各不相同，大約在 15%~40% 之間，因此材料的加工硬化程度也有差異。

　　SUS304 不銹鋼薄板冷加工以后，微觀上滑移面及晶界上將產(chǎn)生大量位錯(cuò)，致使點(diǎn)陣產(chǎn)生畸變。畸變量越大時(shí)，位錯(cuò)密度越高，內(nèi)應(yīng)力及點(diǎn)陣畸變?cè)絿?yán)重，使金屬變形抗力和強(qiáng)度、硬度等隨變形程度而增加，塑性指標(biāo)伸長(zhǎng)率、斷面收縮率降低。

　　當(dāng)加工硬化達(dá)一定程度時(shí)，如繼續(xù)形變，便有開裂或脆斷的危險(xiǎn)，成形后其殘余應(yīng)力極易引起工件自爆破裂。在環(huán)境氣氛作用下，放置一段時(shí)間后，工件會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生晶間開裂（通常稱為“季裂”）。故在 SUS304 不銹鋼沖壓成形過(guò)程中，一般都必須進(jìn)行工序間的軟化退火， 即中間退火，以消除殘余應(yīng)力，降低硬度，恢復(fù)材料塑性，以便能進(jìn)行下一道加工。

•  試驗(yàn)材料及分析

試驗(yàn)材料： SUS304 ，厚度 0.7 ± 0.05mm ，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)： W% ）≤ 0.08%C 、≤ 1.00%Si 、≤ 2.00%Mn 、≤ 0.04%P 、≤ 0.030%S 、 8.00% ~ 10.50%Ni 、 18% ~ 20%Cr 。

表 1 　不同預(yù)形變量對(duì) SUS304 不銹鋼力學(xué)性能的影響

由表 1 可知，隨著預(yù)形變量的增加， SUS304 不銹鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度增明顯提高，硬度值增加，耐塑性下降，產(chǎn)生了明顯的加工硬化現(xiàn)象。同時(shí)，也可以清楚看出，隨著預(yù)形變量的增加，試樣的屈強(qiáng)比也隨之增加，這說(shuō)明試樣的可成形性也會(huì)隨著冷變形量的增加而降低。

•  退火軟化工藝

　　經(jīng)加工硬化的 SUS304 不銹鋼可采用高溫和低溫退火兩種方式來(lái)恢復(fù)塑性，降低硬化程度，并消除或減少殘余應(yīng)力，為了不使材料產(chǎn)生敏化，退火時(shí)應(yīng)避開 500 ℃ ~ 850 ℃的敏化溫度范圍。

　　不同工藝退火對(duì)具有各種預(yù)形變量的 SUS304 不銹鋼試樣的力學(xué)性能影響見表 2

　　　　表 2 　不同預(yù)形變量的 SUS304 試樣退火后的力學(xué)性能

　　從表中可以看出，低溫退火對(duì) SUS304 不銹鋼的屈服強(qiáng)度影響較小，在 500 ℃以下退火，退火后屈服強(qiáng)度值變化較小，高溫退火對(duì)試樣屈服強(qiáng)度的影響較大，預(yù)形變量為 15% 時(shí)在 1050 ℃下退火后 Re 降到 260MPa ， Rm 幾乎隨退火溫度成線性下降，但是變化的幅度比 Re 小得多。同時(shí)，試樣的維氏硬度值隨退火溫度的升高而下降。

　　隨著退火溫度的升高，試樣伸長(zhǎng)率明顯提高，特別是高溫退火狀態(tài)下， Re 下降最為明顯，達(dá)到了完全軟化狀態(tài)。在 1050 ℃退火（保溫 5min ，快冷）伸長(zhǎng)率 A 、硬度 HV 達(dá)到軟化的最佳組合。

•  結(jié)語(yǔ)

　　經(jīng)不同預(yù)形變量的 SUS304 不銹鋼薄板高溫（ 1040 ℃ ~1080 ℃）短時(shí)（ 5

~10min ）并快速冷卻的退火工藝，組織發(fā)生完全再結(jié)晶，且晶粒大小較均勻，最適宜緊固件用的墊圈類產(chǎn)品制造，退火軟化效果最為明顯。