一种提高430铁素体不锈钢深冲性能的退火工艺

摘要

本发明公布一种提高430铁素体不锈钢深冲性能的退火工艺，属于金属材料热处理领域。按待退火处理前后钢卷的430不锈钢带的截面积差异百分比不大于30％，将钢卷排程，并进行剪切、焊接、碱洗、清洗、烘干工序；设置立式光亮退火炉加热区的加热温度、冷却区的冷却速度和按TV值的范围为7.5～8.5确定钢带速度，将经排程并进行剪切、焊接、碱洗、清洗、烘干工序钢卷的430不锈钢带连续送入立式光亮退火炉在加热区和冷却区进行退火处理。本发明提高了430不锈钢的深冲性能，使深冲材料的成材率在99％以上，提高了下游产品的成材率，使其能够代替昂贵的304奥氏体不锈钢，适用于冶金行业400系列不锈钢的退火处理。

说明书

技术领域

本发明属于金属材料热处理领域，特别涉及一种提高430铁素体不锈钢深冲性能的退火工艺。

背景技术

430铁素体不锈钢(1Cr17)由于基体中不含镍，价格相对便宜，又具有优良的耐腐蚀性能，因此得到广泛应用，其主要应用于装饰材料、户外宣传广告栏、电子产品、餐具、筛网、燃烧器、建筑装饰件、家庭用器具及家电部件。由于430铁素体不锈钢精密薄带是常用的冲压材料，该材料在冷加工过程中，尤其是某些深冲过程中，由于显著的加工硬化和残余应力，易出现粘模、起皱、破裂现象，使成品率降低，成为实际生产中普遍存在的一个技术难题。

430铁素体不锈钢精密薄带的成品是由热轧酸洗板经冷轧、光亮退火和平整三个工艺的加工而成。其中，光亮退火主要起消除内应力、降低硬度、恢复塑性的作用，其对深冲性能起着决定性作用。材料的机械性能对其冲压性能有着极其重要的作用，而机械性能主要由组织结构所决定，尤其是晶粒度和织构。粗晶组织在延伸率和塑性方面远不及细晶组织，因此，粗大的晶粒是造成深冲开裂的重要原因之一。同时，430铁素体不锈钢在再结晶退火过程中形成强的{111}fiber织构可以显著提高材料的深冲性能。

控制430铁素体不锈钢在退火过程中形成的组织结构，可以显著的改善其机械性能，进而改善深冲性能。而430铁素体不锈钢在退火过程中形成的组织结构，在冷轧变形量相似的情况下，主要取决于带钢的实际加热温度、加热速度、保温时间和冷却速度，而以上数据取决于带钢的退火炉加热温度、TV值(厚度×速度)、风机的冷却功率。因此，为了改善430铁素体不锈钢的机械性能，需改进现有的430铁素体不锈钢的退火工艺。

发明内容

本发明的目的是解决背景技术所述改善430铁素体不锈钢精密薄带的深冲性能，提供一种提高430铁素体不锈钢深冲性能的退火工艺。

430铁素体不锈钢精密薄带(以下简称430不锈钢带)的退火作业流程为：

上料→开卷→剪切→焊接→碱洗→清洗→烘干→进口活套→

→光亮热处理→出口活套→卷取

光亮热处理是430铁素体不锈钢带退火作业流程的核心环节，它最终决定成品带钢的机械性能、表面质量和防腐性。为提高430铁素体不锈钢深冲性能，本发明的技术方案如下：

1.待处理的430不锈钢带的厚度范围为0.3～0.6mm，宽度范围为400～800mm；

2.为了解决当待退火处理430不锈钢带规格变化的时候，由于质量不同，消耗的热量不同，因此导致炉内的温度发生了变化，但是测温仪所测数据为马弗炉体的温度，而空气又是热的不良导体，不能迅速地把马弗炉内温度的变化立即传递到测温仪，因此测温仪所测的数据滞后于炉内实际数据，导致反馈系统调整立式光亮退火炉马弗内温度调整缓慢。由于未能及时调整马弗内的温度，使部分材料处于不合适的炉温之中，致使钢带的加热温度和加热速度未能达到理想状态，进而影响材料的机械性能，导致冲压开裂的问题。为了减小马弗炉内的温度变化，前后两卷带钢的规格应该尽可能的相近，这样钢带带走的热量相近，马弗炉内的温度变化不明显，因此就降低了由于带钢规格不同导致的马弗炉内的温度波动。按以下方法对待处理的钢卷进行排程，

根据前后钢卷的截面积差异百分比的定义：

截面积差异百分比＝(后钢卷截面积-前钢卷截面积)/后钢卷截面积×100％，

按待退火处理前后钢卷的430不锈钢带的截面积差异百分比不大于30％，将待退火处理430不锈钢带的钢卷进行排程，并进行剪切、焊接、碱洗、清洗、烘干工序；

3.将经排程并进行剪切、焊接、碱洗、清洗、烘干工序钢卷的430不锈钢带送入立式光亮退火炉，430不锈钢带连续通过立式光亮退火炉的加热区和冷却区进行退火处理，立式光亮退火炉的加热温度，冷却速度，钢带速度的设置为：

加热区的温度设置为，加热二区、加热三区、加热四区和加热五区的温度均为950℃，加热一区和加热六区比加热二区、加热三区、加热四区和加热五区的温度低5～10℃；

冷却区中冷却一区、冷却二区和冷却三区均有两台风机，同一冷却区的两台风机冷却频率相同，各风机冷却频率为，冷却一区和冷却二区的风机冷却频率范围为45～46Hz，冷却三区的风机冷却频率较冷却一区和冷却二区的风机冷却频率高2～4Hz；

430不锈钢带通过立式光亮退火炉的速度由钢带厚度与速度的乘积TV值和430不锈钢带的厚度确定，TV值的范围为7.5～8.5。

本发明主要是通过调整退火的加热温度、风机的冷却速度以及对不同厚度和宽度的钢带，以及控制前后两卷料的截面积差百分比，在确定钢带厚度与速度乘积TV值后，调整钢带在炉区的速度，对每组材料进行机械性能的测试，并对其再结晶织构的演变和晶粒长大进行分析，总结实验结果以及优化数据，以得到力学性能优良、晶粒度适中、对深冲有利织构多的材料，改善材料的深冲性能，提高下游产品的成品率。

本发明的有益效果为，通过对退火工艺的调整，在机械性能方面，使处理后的430不锈钢带成品的硬度控制在维氏硬度HV为150±15，而国标为不大于200，延伸率在26％以上，国标为不小于22％；从微观组织来看，晶粒度控制在8.0-10级，且晶粒大小均匀，{111}fiber织构组分比较多，因此显著地提高了430不锈钢的深冲性能，使深冲材料的成材率在99％以上，极大的提高了下游产品的成材率，使其能够代替部分昂贵的304奥氏体不锈钢，适用于冶金行业。

附图说明

图1为本发明的使用的立式光亮退火炉示意图；

图2为用常规工艺退火处理的430不锈钢带样品晶粒度图；

图3为用本发明退火处理的430不锈钢带样品晶粒度图；

图4为从起始取向出发经过某周转动可将晶体坐标系OABC转到任何取向的晶体坐标系OXYZ的示意图。

图5为用常规工艺退火处理的430不锈钢带样品ODF衍射图；

图6为本发明退火处理的430不锈钢带样品ODF衍射图。

图中，1--钢带，2--钢带的运动方向，3--加热一区，4--加热二区，5--加热三区，6--加热四区，7--加热五区，8--加热六区，9--辐射段，10--隔热屏，11--波纹管，12--冷却一区，13--冷却二区，14--冷却三区，15--石墨辊。

具体实施方式

下面结合附图及具体实例，对本发明作进一步说明：

图1为本发明的使用的立式光亮退火炉示意图，自下向上分为加热区、辐射段9和冷却区，辐射段9的外壳为波纹管11，在辐射段9与加热区之间设置隔热屏10，一对石墨辊15设置在冷却一区12和冷却二区13之间，钢带通过石墨辊的间隙不会产生石墨辊痕。

钢带1从进口活套进入立式光亮退火炉，在立式光亮退火炉中，钢带1按钢带的运动方向2所示方向竖直向上通过立式光亮退火炉的加热区、辐射段9和冷却区，从立式光亮退火炉的出口进入出口活套。

立式光亮退火炉为连续性产线，故一定要保证退火炉能够连续生产。由于要待处理的430不锈钢带规格众多，宽度、厚度差别都较大，在不同规格的钢带搭接时，由于不同规格的钢带的质量不一样，根据热量计算公式：Q＝CMΔT，在退火炉中会消耗不同的热量，从而导致退火炉马弗温度产生变化。

实施例1提高430铁素体不锈钢深冲性能的退火工艺的钢卷排程：

将待处理430不锈钢的钢卷带按待退火处理的前后钢卷的430不锈钢带的截面积差异百分比不大于30％，将待退火处理430不锈钢带的钢卷进行排程，并进行剪切、焊接、碱洗、清洗、烘干工序。前后钢卷的截面积差异，最好的范围是在20％以内，次佳的范围是在20％至30％之间，超过30％，则中间采用搭过渡规格的牺牲钢带。

本实施例的一批钢卷的钢带截面积分别为：

(0.41×454)mm²、(0.31×561)mm²、(0.37×452)mm²、

(0.47×774)mm²、(0.47×736)mm²、(0.41×585)mm²、

(0.38×685)mm²。

根据以上原则，则按照以下顺序进行排程：

(0.37×452)mm²→(0.31×561)mm²→(0.41×454)mm²→

→(0.41×585)mm²→(0.38×685)mm²→0.47×736)mm²→

→(0.47×774)mm²。

将排程后的钢卷并进行剪切、焊接、碱洗、清洗、烘干工序钢卷的430不锈钢带送入立式光亮退火炉，根据送入立式光亮退火炉430不锈钢带的截面积设置立式光亮退火炉的加热温度、冷却速度和钢带速度，430不锈钢带连续通过立式光亮退火炉的加热区和冷却区进行退火处理。

实施例2截面积为(0.46×565)mm²的430不锈钢带的退火处理：

本实施例中退火处理截面积为(0.46×565)mm²规格的430不锈钢带，立式光亮退火炉的加热温度、冷却速度和钢带速度按如下设置：

加热区中个加热区的温度设置为：加热二区4、加热三区5、加热四区6和加热五区7的温度均为950℃，加热一区2和加热六区8的温度均为940℃；

冷却区中的各风机的冷却频率设置为：冷却三区14的两台风机的冷却频率均为48HZ，冷却二区13的两台风机的冷却频率均为46HZ，冷却一区12的两台风机的冷却频率均为45HZ，

钢带厚度与速度的乘积TV值取值为8，钢带厚度为0.46mm，则带钢1通过立式光亮退火炉炉区的速度为17.4m/s。

430不锈钢带样品采用常规工艺退火处理和采用本发明退火工艺退火处理的晶粒度图和ODF衍射图对比测试结果如图2、图3、图5和图6所示。

图2为用常规工艺退火处理的430不锈钢带样品晶粒度图，有少数几个晶粒较其它晶粒大，为7级，其它为8.0。图3为用本发明退火处理的430不锈钢带样品晶粒度图，晶粒大小均匀，均为8.0级。

图4为从起始取向出发经过某周转动可将晶体坐标系OABC转到任何取向的晶体坐标系OXYZ的示意图，用这种转动操作的转角表示晶体取向。图中给出了从起始取向出发，按欧拉角所作的转动。图5和图6是图4中所示的转角为45°时经退火处理的430不锈钢带样品ODF图。

图5为用常规工艺退火处理的430不锈钢带样品ODF衍射图，图中表示织构强度的曲线由低到高分别为，曲线401的织构强度为1.0，曲线402的织构强度为1.3，曲线403的织构强度为2.6，曲线404的织构强度为3.3，曲线405的织构强度为4.0，曲线406的织构强度为5.0。织构组分含量分别为：{111}<110>占总织构的7.10％；{111}<112>占总织构的7.49％；{334}<483>占总织构的10.84％；{554}<225>占总织构的8.34％；{111}fiber占总织构的16.32％。

图6为本发明退火处理的430不锈钢带样品ODF衍射图，图中表示织构强度的曲线由低到高分别为，曲线501的织构强度为2.0，曲线502的织构强度为3.5，曲线503的织构强度为5.0，曲线504的织构强度为6.5，曲线505的织构强度为8.0，曲线506的织构强度为9.5，曲线507的织构强度为11.0。织构组分含量分别为：{111}<110>占总织构的11.18％；{111}<112>占总织构的12.92％；{334}<483>占总织构的18.18％；{554}<225>占总织构的14.03％；{111}fiber占总织构的27.02％。

从图5和图6可以看出，织构主要以γ退火织构为主，图6所示的本发明的退火工艺退火处理的430不锈钢带样品织构强度要高于图5所示的用常规工艺退火处理的430不锈钢带样品织构强度。图6中最高织构强度为标记为507的曲线，其织构强度为11.0，从曲线507至曲线501依次减弱，而图5中最高织构强度为标记为406的曲线，其织构强度为5.0。

由以上的对比结果可见，经本发明的提高430铁素体不锈钢深冲性能的退火工艺退火处理的430铁素体不锈钢晶粒度在8～10级之间，{111}fiber织构比例大。{111}fiber织构比例越大的材料，材料的深冲性能就越好。本发明的退火工艺改善了430不锈钢带在机械性能，使处理后的430不锈钢带成品的硬度控制在维氏硬度HV为150±10，而国标为不大于200，延伸率在28％以上，国标为不小于22％，屈强比控制在0.55～0.65之间；从微观组织来看，晶粒度控制在8.0～10级，而且晶粒大小均匀，而且{111}fiber织构组分比较多，因此显著地提高了430不锈钢的深冲性能。

本发明适用于冶金行业400系列不锈钢的退火处理。