無錫不銹鋼電致塑性軋制新工藝
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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我國的無錫不銹鋼產(chǎn)業(yè)雖然已有了迅速的發(fā)展，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，還是高能耗、高污染、低效率的。以304不銹鋼為例，由于它在生產(chǎn)加工過程中易產(chǎn)生嚴(yán)重的加工硬化現(xiàn)象，成形性能差，因此，在軋制、拉拔等加工過程中需要進(jìn)行多次退火處理，以降低或消除加工硬化，便于后續(xù)工藝進(jìn)行。多次退火不僅耗時耗能，同時也存在嚴(yán)重的環(huán)境污染等問題。因此，尋找一個清潔環(huán)保、節(jié)能高效的生產(chǎn)工藝具有十分重要的意義。
最近，清華大學(xué)深圳研究生院鄭興鵬等人提出，將電致塑性軋制工藝應(yīng)用于無錫不銹鋼帶材，并通過實驗驗證了其可行性。所謂“電致塑性”，是指材料在運動電子（電流或電場）作用下，變形抗力急劇下降、塑性明顯提高的現(xiàn)象。電致塑性加工技術(shù)可以降低材料變形抗力，提高材料的塑性，從而增強(qiáng)材料的成形能力。鄭興鵬等人在自行研制的電致塑性軋機(jī)上，對304不銹鋼帶材進(jìn)行多道次的冷軋和電致塑性軋制，其中在采取電致塑性對無錫不銹鋼帶材進(jìn)行軋制時，高能脈沖發(fā)生器對軋制中的帶材連續(xù)不斷地施加高能脈沖電流（120 V)。他們對比研究不同軋制方式下材料的變形抗力、硬度、抗拉強(qiáng)度及伸長率等性能變化，并對微觀組織進(jìn)行了系統(tǒng)分析。
實驗表明，冷軋時，材料的變形抗力高達(dá)16.5 kN，引入脈沖電流后，材料的變形抗力明顯減小，且隨著電脈沖頻率的增加其降低幅度越來越大。當(dāng)施加500 Hz的脈沖電流時，材料的變形抗力降至12.2 kN左右，降低幅度高達(dá)26%。
對試樣的測試結(jié)果表明，不論是冷軋還是電軋，試樣的硬度都隨變形量的增加而增大，但冷軋的加劇程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電軋。在電軋中，到達(dá)一定變形量后，試樣硬度趨向于一個穩(wěn)定值。電軋中，隨頻率增加，試樣的抗拉強(qiáng)度基本呈降低趨勢，而相應(yīng)伸長率則不斷增加。然而，當(dāng)變形量為20%～50%時，施加600 Hz的電脈沖，試樣的抗拉強(qiáng)度反而比 500 Hz 時的大，此時其伸長率也很大。經(jīng)受 600 Hz 脈沖電流軋制的試樣，其抗拉強(qiáng)度隨變形量的增加先是逐漸升高，到達(dá)一個極值點后開始降低，相應(yīng)地，其伸長率先是呈下降趨勢，達(dá)到一個最低點后緩慢升高。這表明，在電軋過程中存在一個最佳頻率，在此頻率下，可以達(dá)到強(qiáng)度和塑性的最佳匹配，此時，同固溶態(tài)的原始試樣相比，變形50%的電軋試樣既具有高的抗拉強(qiáng)度，同時又具有很好的塑性。
他們的工作表明，高能電脈沖能有效地降低材料的加工硬化程度，提高其塑性變形性能，從而可以在不進(jìn)行中間退火的情況下，增加軋制道次，提高總變形量，輕松獲得更薄的板材帶材。這是一條清潔環(huán)保、節(jié)能高效的生產(chǎn)工藝路線。