304薄板加工硬化及退火软化研究

SUS304是一种18-8系的奥氏体不锈钢，通常用作冲压垫圈类紧固件。由于其冲压在各部分材料的形变程度各不相同，大约在15%~40%之间，因此材料的加工硬化程度也有差异。 

  　SUS304不锈钢薄板冷加工以后，微观上滑移面及晶界上将产生大量位错，致使点阵产生畸变。畸变量越大时，位错密度越高，内应力及点阵畸变越严重，使金属变形抗力和强度、硬度等随变形程度而增加，塑性指标伸长率、断面收缩率降低。

  　当加工硬化达一定程度时，如继续形变，便有开裂或脆断的危险，成形后其残余应力极易引起工件自爆破裂。在环境气氛作用下，放置一段时间后，工件会自动产生晶间开裂（通常称为“季裂”）。故在SUS304不锈钢冲压成形过程中，一般都必须进行工序间的软化退火， 即中间退火，以消除残余应力，降低硬度，恢复材料塑性，以便能进行下一道加工。

  　试验材料及分析

  　试验材料：SUS304，厚度0.7±0.05mm，其化学成分（质量分数：W%）≤0.08%C、≤1.00%Si、≤2.00%Mn、≤0.04%P、≤0.030%S、8.00%~10.50%Ni、18%~20%Cr。

  　随着预形变量的增加， SUS304 不锈钢的屈服强度和抗拉强度增明显提高，硬度值增加，耐塑性下降，产生了明显的加工硬化现象。同时，也可以清楚看出，随着预形变量的增加，试样的屈强比也随之增加，这说明试样的可成形性也会随着冷变形量的增加而降低。

 　 退火软化工艺

  　经加工硬化的SUS304不锈钢可采用高温和低温退火两种方式来恢复塑性，降低硬化程度，并消除或减少残余应力，为了不使材料产生敏化，退火时应避开500℃~850℃的敏化温度范围。

  　低温退火对SUS304不锈钢的屈服强度影响较小，在500℃以下退火，退火后屈服强度值变化较小，高温退火对试样屈服强度的影响较大，预形变量为15%时在1050℃下退火后Re降到260MPa，Rm几乎随退火温度成线性下降，但是变化的幅度比Re小得多。同时，试样的维氏硬度值随退火温度的升高而下降。

  　随着退火温度的升高，试样伸长率明显提高，特别是高温退火状态下， Re下降最为明显，达到了完全软化状态。在1050℃退火（保温5min，快冷）伸长率A、硬度 HV 达到软化的最佳组合。

  　结语

  　经不同预形变量的SUS304不锈钢薄板高温（1040 ℃ ~1080 ℃）短时（5~10min）并快速冷却的退火工艺，组织发生完全再结晶，且晶粒大小较均匀，最适宜紧固件用的垫圈类产品制造，退火软化效果最为明显。