304不銹鋼管熱軋過程中組織變化和混晶的消除

  浙江至德鋼業(yè)有限公司對(duì)選取?508ｍｍ×75ｍｍ和?508ｍｍ×95ｍｍ兩個(gè)規(guī)格的304不銹鋼管，分別采用鍛造坯料和連鑄坯料一次連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn),在皮爾格軋機(jī)后對(duì)?508ｍｍ×75ｍｍ規(guī)格的鍛造坯料和連鑄坯料生產(chǎn)的熱軋態(tài)鋼管進(jìn)行取樣,分別檢驗(yàn)其混晶情況，如圖,所示。由于熱軋態(tài)304不銹鋼管的晶粒難以腐蝕出晶界，對(duì)熱軋態(tài)試樣在770℃進(jìn)行了回火，對(duì)熱處理后的?508ｍｍ×95ｍｍ規(guī)格的鍛坯和連鑄坯生產(chǎn)的鋼管也分別檢驗(yàn)其混晶情況。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，鍛坯和連鑄坯生產(chǎn)的鋼管其熱軋態(tài)和熱軋＋正火態(tài)的組織都比較均勻,都沒有出現(xiàn)混晶現(xiàn)象,但是連鑄坯的組織更細(xì)小一些.由此可以推論,在相同的軋制條件下,鍛坯和連鑄坯的差別不會(huì)導(dǎo)致304不銹鋼管組織的差異，也沒有產(chǎn)生混晶.

 在同樣的熱軋工藝參數(shù)下,生產(chǎn)?559ｍｍ×95ｍｍ規(guī)格的304不銹鋼管，坯料在1200℃穿孔為毛管，然后水淬固定其高溫組織，對(duì)毛管取樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn),組織均勻細(xì)小，沒有出現(xiàn)混晶。對(duì)皮爾格軋制后的荒管進(jìn)行金相檢驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。在圖中可觀察到部分晶粒出現(xiàn)異常長(zhǎng)大的情況,即鋼管軋制后得到的熱軋組織為混晶組織。根據(jù)變形后的組織是否發(fā)生再結(jié)晶，可以將變形過程分為三個(gè)區(qū)域,即再結(jié)晶區(qū)軋制、部分再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制。304不銹鋼管在再結(jié)晶區(qū)軋制，所得到的全部是細(xì)小的再結(jié)晶組織;在部分再結(jié)晶區(qū)軋制，能得到再結(jié)晶和未再結(jié)晶的混合組織，但不會(huì)出現(xiàn)巨大的晶粒;在未再結(jié)晶區(qū)軋制，多數(shù)晶粒將保持原形不變，只是釋放了部分畸變能，但在多處會(huì)出現(xiàn)比原始晶粒大幾倍的巨大晶粒,這是輕微的變形在局部誘發(fā)晶界移動(dòng)發(fā)生的現(xiàn)象。

 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是熱變形過程中非常重要的微觀組織演化過程，它對(duì)材料內(nèi)部的顯微組織狀態(tài)有很大影響，也是最終決定材料內(nèi)部晶粒尺寸分布的關(guān)鍵因素之一，從而在很大程度上決定了產(chǎn)品的最終微觀組織和力學(xué)性能。研究表明，在多道次軋制中最終奧氏體晶粒度取決于溫度，即主要取決于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程，而對(duì)于穿孔和皮爾格軋管，則屬于多道次的復(fù)合道次軋制,因此其奧氏體晶粒度主要取決于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程。對(duì)于同一鋼種而言，熱變形后的奧氏體組織隨著變形量、變形溫度的不同變化很大。在一定的變形量和變形速率下,隨著變形溫度的降低，鋼中的奧氏體組織變化分為完全再結(jié)晶、部分再結(jié)晶和不發(fā)生再結(jié)晶.穿孔的溫度在1000℃以上，雖然變形量不大，但是可認(rèn)為發(fā)生完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。皮爾格軋管的變形溫度偏低，變形量也小，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶所需的臨界變形量增大,只是發(fā)生部分再結(jié)晶。

 304不銹鋼管熱軋后出現(xiàn)了混晶組織，通過后續(xù)的正火＋回火熱處理，不能完全消除，必須將鋼管原始的非平衡組織先轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饨M織,然后進(jìn)行熱處。鋼的平衡態(tài)組織為珠光體＋鐵素體，在以上將通過形核與長(zhǎng)大變?yōu)閵W氏體。因304不銹鋼管的合金元素含量過高，除珠光體外，還有大量穩(wěn)定的殘留奧氏體存在，在慢加熱時(shí)，殘留的奧氏體將長(zhǎng)大,恢復(fù)原來粗大的奧氏體晶粒。因此,將非平衡組織轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饨M織可有效地消除混晶組織，預(yù)退火處理工藝: 將304不銹鋼管加熱到970℃保溫，得到奧氏體組織，然后緩慢降溫至750℃等溫。規(guī)格為?559ｍｍ×95ｍｍ的304不銹鋼管(原始組織存在混晶組織),先進(jìn)行預(yù)退火處理,然后進(jìn)行正常的熱處理,檢驗(yàn)鋼管的金相組織，結(jié)果如圖所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過預(yù)處理后，鋼管的組織為鐵素體＋碳化物(珠光體,即平衡組織),預(yù)處理＋正常熱處理后的組織為均勻的回火馬氏體組織,原始的粗大晶粒得到了消除。

延長(zhǎng)正火保溫時(shí)間，使得奧氏體晶粒長(zhǎng)大，導(dǎo)致粗大的晶粒被遺傳.適宜的正火溫度為1050~1090℃,保溫60分鐘，回火溫度750~780℃，保溫60分鐘。在相同的軋制條件下，鍛坯和連鑄坯的差異不會(huì)導(dǎo)致304不銹鋼管組織的差異，皮爾格軋制工藝階段出現(xiàn)混晶現(xiàn)象。穿孔結(jié)束后快冷下來的304不銹鋼管晶粒比較細(xì)小。在周期軋制中,由于軋制速度較快，發(fā)生回復(fù)和部分再結(jié)晶的晶粒由于變形量不適當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生巨大的晶粒,甚至?xí)杰堅(jiān)酱?，造成混晶?04不銹鋼管熱軋后出現(xiàn)的混晶現(xiàn)象，可以通過預(yù)處理工藝，將鋼管的非平衡組織轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饨M織，然后配合后續(xù)的正火＋回火工藝使混晶組織得以消除。