304不锈钢焊管(guan)因其良好(hao)的(de)成形性(xing)、强度和韧性得到(dao)广泛应用。其中(zhong),钢材能够通过(guo)塑(su)性变(bian)形过程中的加工硬化获得优(you)异的性能(neng)组合。金(jin)属对塑性变(bian)形的响应在微观尺度上是由位错运(yun)动、晶体结构的线缺陷引起的。加工硬化是(shi)金属内部组织结(jie)构发生变化(hua)的宏观表现,是一(yi)种重要的金属强化手段,工业上(shang)经常应用304不锈钢焊管加工硬化进一步提高金属的强度,更好地发(fa)挥(hui)其潜力。
塑(su)性是金属的一个重要特性,利用塑性(xing)对金属进行轧制、挤压和(he)冲压等(deng)各种压力加工,金属在这(zhe)些加工中经历了塑性变形(xing)。其(qi)中,金属的冷塑(su)性变形可(ke)认为是在再结晶温度以下进行加工而产生的。304不锈钢(gang)焊管发生冷塑性变形,在外形变(bian)化(hua)的同时,晶粒的(de)形状也会发生变化,从而使304管随着变形量的增加,其强度、硬度提高,而塑性、韧性下降,这种现象称为“形(xing)变强化”或“加工硬化”。这是冷塑性变形后的金属(shu)在力学性(xing)能方面所引起的最为突出(chu)的变化。
加工硬化不是只有坏处,它还有好处。
好处:加工硬化是强化304不(bu)锈钢焊管(guan)(提高强度)的方法之一,例如可(ke)以用冷拉、滚压和喷丸等工艺(yi),提高金属材(cai)料、零件和构件的(de)表面强度;或(huo)者304管受力后(hou),某些部位局部应力(li)常超(chao)过材料(liao)的屈(qu)服极限(xian),引起(qi)塑性变形,由于加(jia)工硬化限制了塑性变形的继续发展,可提高零件(jian)和(he)构件(jian)的安(an)全度。
坏处:加工硬化(hua)提高了变形抗力,给金属的继续加工带(dai)来困难。如(ru)不锈(xiu)钢小管,后(hou)期需(xu)要拉拔减壁,由于加工硬化使进一步拉拔耗能(neng)大,甚至被拉断,因此必(bi)须经中间退火,消除加工硬(ying)化后再拉拔。又如在切削加工中会使(shi)工件(jian)表层脆(cui)而硬,在切削时增加切削力,加速刀具磨损等。
加(jia)工硬化的消(xiao)除一般有两种方法:再结晶退(tui)火、固溶退火。
再结晶退火:把冷变(bian)形的金属加热到再结(jie)晶温度以上,保温一定时间后冷却,使(shi)其发生再(zai)结晶的热处理(li)工艺。在生产(chan)中采用再结晶退火(huo)来消除加工产品的加工硬化,提高塑性,残余应力也可以完全消除。在冷变形加工过程(cheng)中间有时也进行(xing)再结晶退火,这是(shi)为了恢复塑性以便于继(ji)续加工。
固溶退火:即(ji)碳化物固溶退火(huo),一种将304不锈钢(gang)焊管加(jia)热(re)至1010℃以上而脱除(chu)碳化物沉淀(即从不锈钢固体溶液中逃(tao)逸的碳)的工艺,此后将其(qi)迅速降温,通常是用水(shui)淬火,所含碳化物返回不(bu)锈钢(gang)固体溶液中。
加工硬化使(shi)304不锈钢焊管强化是以牺性其塑性、韧性为代价的(de),而且在冷变形(xing)加工过程中,随着加工硬化现象(xiang)的产生要不(bu)断增加机械功率,故对设备和工具的强度提(ti)出较高要求,随着材料塑性、韧性的下降,也(ye)可(ke)能发生脆性破坏。此外,加工硬化也使冷(leng)轧、冷拔(ba)、冲压(ya)等成形工艺(yi)增加能耗,为恢复塑性继续进行(xing)冷变形往往要经中间退火(huo),这(zhe)就使生产周期延长,成本増加。