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冷拔、冷軋、冷滾軋、冷彎、冷脹及冷扭曲都是不銹鋼精密管常用的加工方法。奧氏體不銹鋼所具備的優(yōu)良塑性,使上述冷加工(CW)一般都很容易實(shí)現(xiàn);但是,所有這些冷加工實(shí)際上像焊接一樣,都會給不銹鋼管的性能,尤其是耐蝕或耐熱性能帶來不可避免的損害。那么冷加工對不銹鋼精密管性能的影響及其控制具體有什么呢?
一、冷加工對不銹鋼精密管性能的影響
利用常溫的塑性變形實(shí)現(xiàn)的冷加工會造成冷作硬化,即材料的硬度、強(qiáng)度增加,材料原有的塑性部分或全部損失,并必然對材料的耐蝕性或耐熱性帶來損害,原因如下。
1. 從微觀上講,面心立方晶格的奧氏體鋼主要都是依靠晶格局部滑移來實(shí)現(xiàn)冷加工所需的塑性變形,其結(jié)果會導(dǎo)致材料晶格位錯等微觀缺陷和表面粗糙度的增加,并誘發(fā)馬氏體相變及碳化物析出。冷加工后奧氏體鋼所呈現(xiàn)出的磁性增加現(xiàn)象,就是這類相變的反映,見表1及圖1所示,當(dāng)然這種影響程度與材料成分有關(guān)且因鋼種而異。
2. 如果上述位錯或相變發(fā)生在表面,就會成為孔蝕等局部腐蝕的始發(fā)位置。但是曾有試驗(yàn)研究表明,這種現(xiàn)象大約在變形程度達(dá)到20%減斷面率(或10%伸長率)時才會對不銹鋼的腐蝕性能產(chǎn)生直接的不良影響,而減斷面率小于20%的少量冷加工,可能對奧氏體不銹鋼耐孔蝕性有利或影響不大(圖2)。但若經(jīng)敏化,減斷面率小于5%的冷加工就會產(chǎn)生明顯的不良影響(表1)。
3. 冷加工程度對奧氏體不銹鋼的高溫持久強(qiáng)度也有不良影響。表2為冷加工程度對316不銹鋼高溫持久強(qiáng)度的影響,可見工作溫度越高或斷裂壽命要求越高,允許的冷加工程度也應(yīng)降低。因此ASME B&PVC制造規(guī)范早就規(guī)定,在580~675℃下工作的304、316不銹鋼允許20%CW,在657℃時只允許10%CW;而核電用部件在593℃以下允許20%CW。
4. 對于承受交變載荷的不銹鋼精密管應(yīng)用,冷加工因能提高其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度而有利于提高抗疲勞強(qiáng)度,但因伸長率和剩余伸長率降低使其開裂擴(kuò)展速率上升而造成不利影響,同時冷加工殘余應(yīng)力也可能形成正面或負(fù)面影響。
二、控制方法
不銹鋼精密管交貨前的最終固溶熱處理,其目的是為了有效消除上述冷加工及焊接等熱加工造成的性能損害。
固溶處理過程必須注意以下3個參數(shù):加熱溫度,快速冷卻方式以及高溫停留時間。奧氏體不銹鋼焊后退火高溫停留時間為1.2min/mm(焊件厚度),厚壁焊管顯然應(yīng)按比例增大;如果采用在線連續(xù)熱處理,焊接速度和有效高溫加熱區(qū)長度應(yīng)能保證必要的高溫停留時間。
以上就是冷加工對不銹鋼精密管性能的影響及其控制,冷拔、冷軋等冷加工會造成不銹鋼,尤其是奧氏體不銹鋼冷作硬化,誘發(fā)晶格位錯、馬氏體相變、碳化物析出、磁性增加并出現(xiàn)殘余應(yīng)力,從而使其耐蝕性能降低。冷加工后的退火或固溶熱處理可有效消除這些不良影響;因此,不銹鋼精密管都必須以固溶或退火狀態(tài)供貨,才能有效保證其耐蝕性能。
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