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0757-82255905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良塑性,使上述冷加工(CW)一般都很容易實現;但是,所有這些冷加工實際上像焊接一樣,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現的冷加工會造成冷作硬化,即材料的硬度、強度增加,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現冷加工所需的塑性變形,其結果會導致材料晶格位錯等微觀缺陷和表面粗糙度的增加,并誘發馬氏體相變及碳化物析出。冷加工后奧氏體鋼所呈現出的磁性增加現象,就是這類相變的反映,見表1及圖1所示,當然這種影響程度與材料成分有關且因鋼種而異。
2. 如果上述位錯或相變發生在表面,就會成為孔蝕等局部腐蝕的始發位置。但是曾有試驗研究表明,這種現象大約在變形程度達到20%減斷面率(或10%伸長率)時才會對不銹鋼的腐蝕性能產生直接的不良影響,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)。但若經敏化,減斷面率小于5%的冷加工就會產生明顯的不良影響(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降低。因此ASME B&PVC制造規范早就規定,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用,冷加工因能提高其屈服強度和抗拉強度而有利于提高抗疲勞強度,但因伸長率和剩余伸長率降低使其開裂擴展速率上升而造成不利影響,同時冷加工殘余應力也可能形成正面或負面影響。
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: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),厚壁焊管顯然應按比例增大;如果采用在線連續熱處理,焊接速度和有效高溫加熱區長度應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,誘發晶格位錯、馬氏體相變、碳化物析出、磁性增加并出現殘余應力,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供貨,才能有效保證其耐蝕性能。
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