304 不锈钢热轧板不退火冷轧工艺研究

崔汝飞

（太原钢铁（集团）有限公司， 山西 太原 030003）

冷轧是指在常温状态下对钢带进行轧制，使钢带的厚度逐渐减薄的材料加工方法。冷轧的原料一般为热轧退火后的钢卷。304 不锈钢在冷轧过程中，亚稳态的奥氏体组织会发生应变诱导马氏体相变，使得钢的强度和硬度升高、塑性下降，产生了明显的加工硬化[1]。随着轧制道次增多，轧制总变形率增大，加工硬化效应越来越明显，材料变得越来越硬[2]。常规退火状态下的304 热轧卷强度和硬度较低，塑性较好，利于轧制。若对热轧卷不退火直接进行冷轧，可大幅降低材料生产成本。本文通过对退火态和热轧态的热轧卷强度进行分析，确定试轧工艺参数，并对试轧成品力学性能进行对比。

1 热轧卷不退火直接冷轧的可行性分析

1.1 力学性能分析

在生产现场对热轧态和热轧退火态的304 不锈钢卷取样品，进行力学性能检验，结果对比如表1 所示。对比热轧态和热轧退火态304 的力学性能可见，热轧态与热轧退火态相比，平均屈服强度高80.9 MPa，平均抗拉强度高40.7 MPa，延伸率低5.7%。从力学性能来看，退火前后热轧304 板的强度差异不大，热轧未退火态钢板的硬化过程比退火状态快一点，但并不明显[3]，对冷轧设备的负荷改变不大。

1.2 金相组织分析

对热轧态和热轧退火态的304 进行取样，抛光并使用HCl-FeCl3 溶液侵蚀，金相组织如图所示。由图可见，退火后的热轧卷晶粒已完全回复再结晶。不退火的热轧卷也发生了部分回复。

表1 多批次热轧态和热轧退火态304 不锈钢板的力学性能

304 不锈钢在热轧过程中，发生动态的晶粒回复和动态再结晶，使得热轧变形过程中产生的加工硬化被不断释放。在热轧完成后，由于钢卷依旧带有较高的温度并在高温状态下持续一定时间，这个状态下钢带发生晶粒回复和再结晶，拉长的晶粒形核变成等轴晶，消除晶粒拉长形成的显微组织和残余应力，可以消除一部分的加工硬化。带钢在热轧空冷后，出现与退火处理后类似的特性[4，5]。

图1 304 冷轧前金相组织

综合力学性能、加工硬化情况和金相组织，认为目前现场的304 不锈钢热轧卷，可以尝试不经退火直接冷轧。

2 冷轧试验

对未退火的304 热轧卷进行冷轧，冷轧机采用辊系多、刚性大的二十辊森基米尔轧机，轧制过程中通过调整支撑辊的凸度以及一中间辊的轴向控制板形，投用ACG 系统控制钢带厚度，同时适当增加轧制润滑油的流量，以提高钢带在轧制过程中的冷却效果。

轧制第一道次时，投用6500 kN 压力，比普通退火料的压力高300 kN，但变形率比普通退火料低2%，后续的道次，轧制压力均比普通退火料高，但变形率偏低，同样的轧制总变形率，在轧制力不大幅提高的条件下，不退火直接轧制的卷比退火卷多一个轧制道次，详见表2。说明热轧未退火料的变形抗力较大。

表2 轧制主要参数

后续对冷轧后的两种材料进行固溶退火，退火温度在1050～1150 ℃之间进行。固溶退火的目的是将析出的碳化物重新溶入奥氏体中，同时将冷轧后的条带组织回复再结晶。

对冷轧+固溶热处理的材料进行力学性能检测，结果见表3，原料为热轧态和热轧退火态的冷轧成品延伸率、屈服强度、抗拉强度均达到标准，但热轧态的延伸率略低，强度略高。

表3 冷轧退火后304 钢板的力学性能

对冷轧+固溶热处理后材料的金相如图2 所示，热轧态与热轧退火态的材料经过冷轧固溶处理后，冷轧时被拉长的纤维组织重新形核，发生再结晶，晶粒均已完全恢复，但热轧未退火材料的晶粒更细[6,7]。

图2 冷轧退火后的金相组织

两种工艺中析出物的固溶、析出过程相同，但热轧不退火状态下直接冷轧时，热轧态的等轴晶变为长方形纤维组织，同时一部分的变形功以残余应力和点阵畸变的形式被保留下来，形成再结晶驱动力，所以热轧未退火的钢卷经冷轧后更容易进行固溶退火；而热轧退火的钢卷，晶粒会在固溶退火时进一步长大。所以热轧未退火的材料在冷轧后固溶退火更容易发生，二是退火后晶粒更细化[8]。

3 结论

1）304热轧未退火钢卷可以直接进行冷轧，但轧制抗力比退火态材料要大。

2）304热轧未退火钢卷冷轧后进行固溶退火，晶粒可完全恢复，且晶粒较细。