304薄板加工硬化及退火軟化研究

SUS304是一種18-8系的奧氏體不銹鋼，通常用作沖壓墊圈類緊固件。由于其沖壓在各部分材料的形變程度各不相同，大約在15%~40%之間，因此材料的加工硬化程度也有差異。 

  　SUS304不銹鋼薄板冷加工以后，微觀上滑移面及晶界上將產生大量位錯，致使點陣產生畸變。畸變量越大時，位錯密度越高，內應力及點陣畸變越嚴重，使金屬變形抗力和強度、硬度等隨變形程度而增加，塑性指標伸長率、斷面收縮率降低。

  　當加工硬化達一定程度時，如繼續形變，便有開裂或脆斷的危險，成形后其殘余應力極易引起工件自爆破裂。在環境氣氛作用下，放置一段時間后，工件會自動產生晶間開裂（通常稱為“季裂”）。故在SUS304不銹鋼沖壓成形過程中，一般都必須進行工序間的軟化退火， 即中間退火，以消除殘余應力，降低硬度，恢復材料塑性，以便能進行下一道加工。

  　試驗材料及分析

  　試驗材料：SUS304，厚度0.7±0.05mm，其化學成分（質量分數：W%）≤0.08%C、≤1.00%Si、≤2.00%Mn、≤0.04%P、≤0.030%S、8.00%~10.50%Ni、18%~20%Cr。

  　隨著預形變量的增加， SUS304 不銹鋼的屈服強度和抗拉強度增明顯提高，硬度值增加，耐塑性下降，產生了明顯的加工硬化現象。同時，也可以清楚看出，隨著預形變量的增加，試樣的屈強比也隨之增加，這說明試樣的可成形性也會隨著冷變形量的增加而降低。

 　 退火軟化工藝

  　經加工硬化的SUS304不銹鋼可采用高溫和低溫退火兩種方式來恢復塑性，降低硬化程度，并消除或減少殘余應力，為了不使材料產生敏化，退火時應避開500℃~850℃的敏化溫度范圍。

  　低溫退火對SUS304不銹鋼的屈服強度影響較小，在500℃以下退火，退火后屈服強度值變化較小，高溫退火對試樣屈服強度的影響較大，預形變量為15%時在1050℃下退火后Re降到260MPa，Rm幾乎隨退火溫度成線性下降，但是變化的幅度比Re小得多。同時，試樣的維氏硬度值隨退火溫度的升高而下降。

  　隨著退火溫度的升高，試樣伸長率明顯提高，特別是高溫退火狀態下， Re下降最為明顯，達到了完全軟化狀態。在1050℃退火（保溫5min，快冷）伸長率A、硬度 HV 達到軟化的最佳組合。

  　結語

  　經不同預形變量的SUS304不銹鋼薄板高溫（1040 ℃ ~1080 ℃）短時（5~10min）并快速冷卻的退火工藝，組織發生完全再結晶，且晶粒大小較均勻，最適宜緊固件用的墊圈類產品制造，退火軟化效果最為明顯。