铁素体不锈钢薄板已得到较多的应用,改善它们的冷冲压成型性是十分重要的。衡量铁素体不锈钢的成型性可用平均塑性应变比F和平均加工硬化指数n,也常用极限拉伸比(LDR)予以判定,一般希望这些参数越高越好。一些典型的铁素体不锈钢的F值为1.4~1.5,π为0.20~0.21,LDR值为2.15~2.20。铁素体钢的LDR值与普通碳钢接近,远优于奥氏体不锈钢。为了生产出高值的薄板(带),要求板坯的加热温度适宜,低的终轧温度、高的退火温度和适宜配比的二次冷轧压下量口。铁素体不锈钢的胀形成形性不如奥氏体不锈钢,在选择用于胀形成形材料时,应予以考虑。
起皱或皱褶是铁素体不锈钢在成形过程中应变较大时易产生的一种表面缺陷,发生在平行于变形的方向上,表现为具有波峰和波谷的一束平行条纹。这种缺陷严重影响其外观和使用性能,导致大量零件降级或报废。
国内外学者对铁素体不锈钢表面产生皱褶的机理和控制技术进行了大量的研究,普遍认为其产生原因与微观取向分布有关,具有相同取向的晶粒聚集在一起而形成的晶粒簇(grain colony)使得微观取向不均匀,当取向晶粒簇与基体之间的塑性应变不均匀性产生差别时,将导致铁素体不锈钢在成形过程中表面产生皱褶。
对于含Ti的铁素体不锈钢应尽可能降低钢中的碳含量并保持适当的氮含量水平,wc+N应不大于0.02%。微合金化元素Ti对抗皱褶的作用优于Nb,这是由于Ti与N的化学亲和力强于Nb,在连铸阶段生成少量较粗大的TiN沉淀,细化了凝固组织,热轧过程中易于出现再结晶。
提高铁素体不锈钢铸坯凝固组织的等轴晶的比例可以明显改善薄板的抗皱性能。等轴晶凝固组织的成品板具有较少的<001>//ND(厚度方向)不利织构组分和较多的<111>//ND,而且各种织构在整个纵截面呈随机弥散分布。柱状晶凝固组织的成品板则与之相反,<001>//ND不利织构组分多分布在板材的中心层,且呈聚集状态,形成了明显的晶粒簇,在拉伸过程中引起金属的各向异性流动而导致表面起皱。因此,提高凝固组织等轴晶的比例可以明显地改善薄板的抗皱性能。
热轧工艺对铁素体不锈钢成品板表面起皱也有重要影响。粗轧时应精确控制终轧温度、延长粗轧道次间隔时间、提高道次变形量,促进铁素体的静态再结晶,使晶粒取向更加弥散化,可以降低成品板的表面起皱。控制精轧的终轧温度也很重要,低温轧制可使冷轧退火钢板明显细化、晶粒尺寸更为均匀,有利的<111>//NDγ纤维取向晶粒明显增多,提高了成品板的抗皱性能。
当铁素体不锈钢的显微组织中形成奥氏体或马氏体第二相时,在高温双相区(a+y)进行退火,可以促进再结晶并打破取向晶粒簇,冷轧退火后呈等轴α相单相组织,对提高成品板抗表面起皱有重要作用。
依据上述工艺因素对铁素体不锈钢成形性和抗皱褶性的研究结果应用于工业生产中,可使铁素体不锈钢的成形性能和抗皱褶性能稳定在比较理想的水平,促进了铁素体不锈钢板在工业部门的广泛应用。