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軋制變形量對(duì)不銹鋼組織和電阻率的影響
發(fā)布者:不銹鋼管廠(lostbastard.com) 發(fā)布時(shí)間:2020/4/20 閱讀:3625

 浙江宏盛特鋼有限公司對(duì)不銹鋼管進(jìn)行多道次冷軋,研究不同軋制總變形量下不銹鋼的顯微組織和電阻率。結(jié)果表明:軋制變形量為85.7%時(shí),晶粒較粗大且大小不均勻,晶粒大小約100~200μm,變形量在95%以上時(shí),晶粒開始變得細(xì)小,晶粒大小在20μm以下,不銹鋼晶粒隨軋制變形量的增大而減;當(dāng)軋制變形量為85.7%時(shí),電阻率為15.9mΩ·mm2/m,變形量為99.6%時(shí),電阻率為16.7mΩ·mm2/m,不銹鋼電阻率隨軋制變形量的增加而增大,生產(chǎn)中可通過控制軋制變形量來調(diào)控不銹鋼熔體材料的電阻率。

 

  熔斷器是以金屬導(dǎo)體作為熔體對(duì)電路起保護(hù)作用的電器。其串聯(lián)于電路中,當(dāng)電路過載或短路時(shí),大電流使得熔體自身發(fā)熱而熔斷,從而對(duì)電路起到保護(hù)作用。熔體是熔斷器的核心元件,其材料性能直接關(guān)系到熔斷器性能的優(yōu)劣。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展,熔體材料成為應(yīng)用最廣、用量最大、附加值最高的電工合金之一。常用的高溫熔體材料主要有銀基合金和銅基合金。其中,Ag化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,抗氧化、耐腐蝕、導(dǎo)電導(dǎo)熱等性能優(yōu)越,在使用過程中電阻值不易發(fā)生變化而熔點(diǎn)恒定,大幅提高了熔斷器的可靠性,是大電流、高可靠性熔斷器的關(guān)鍵材料。另外,與銀氧化物(AgCdO、AgSnO2等)類熔體材料相比,純銀可避免鎘等有害元素對(duì)環(huán)境的污染,是滿足綠色制造要求的熔體材料。

 

  純銀熔體材料可分為帶材、絲材兩類,其中帶材是應(yīng)用較為廣泛的高熔點(diǎn)熔體材料。純銀帶熔體材料供貨的技術(shù)要求主要包括化學(xué)成分、尺寸精度、米電阻、硬度、表面質(zhì)量等指標(biāo),其中米電阻是最為關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo),米電阻主要受銀帶電阻率、厚度、寬度的影響。在保證銀帶尺寸穩(wěn)定的前提下,電阻率就成為銀帶米電阻最直接的控制因素。軋制是純銀帶的重要生產(chǎn)工藝,軋制變形量是軋制工藝的關(guān)鍵參數(shù)之一。試驗(yàn)主要探討軋制變形量對(duì)純銀組織和電阻率的影響,以指導(dǎo)純銀帶材熔體材料的穩(wěn)定軋制生產(chǎn)。


一、試驗(yàn)方法

  試驗(yàn)所用的坯料為300mm×135mm×35mm的鑄態(tài)不銹鋼板(Ag含量為99.99%),軋制前對(duì)坯料進(jìn)行700℃×2h均勻化處理,采用兩輥500軋機(jī)、兩輥170軋機(jī)、四輥軋機(jī)、六輥軋機(jī)對(duì)鑄態(tài)銀板進(jìn)行冷軋,中間退火4次。在板厚5.0mm(85.7%,對(duì)應(yīng)的軋制總變形量,下同)、1.5mm(95.7%)、0.5mm(98.6%)、0.15mm(99.6%)時(shí)分別截取1000mm×40mm銀帶樣品。采用QJ84型數(shù)字直流電橋(如圖1所示)測(cè)量樣品米電阻,再通過米電阻計(jì)算公式(RT=T0r/tw,RT為T溫度下米電阻值,T0為溫度系數(shù),r為電阻率,t為銀帶厚度,w為銀帶寬度)計(jì)算各個(gè)變形量對(duì)應(yīng)的電阻率。從每個(gè)樣品橫截面上切取金相試樣,采用氨水和雙氧水按1:1配制的腐蝕劑對(duì)試樣進(jìn)行腐蝕,腐蝕40s后在光學(xué)顯微鏡上觀察其組織特征。


二、不同軋制變形量下不銹鋼的組織

  浙江宏盛特鋼有限公司分別對(duì)5.0mm、1.5mm、0.5mm、0.15mm厚度銀帶進(jìn)行金相顯微組織觀察,得到的各個(gè)軋制變形量下純銀顯微組織照片如圖所示。

  圖為85.7%變形量組織,可見組織晶粒粗大,且大小分布不均勻,晶粒大小為100~200μm。圖為95.7%變形量組織,經(jīng)過再次軋制,其晶粒得到細(xì)化,但仍有部分晶粒分布不均勻。圖2(c)為銀帶軋至0.5mm厚度,軋制變形量為98.6%的組織,晶粒變得比較均勻細(xì)小,晶粒大小約為20μm。厚度0.15mm、軋制變形量99.6%的純銀帶組織,經(jīng)過反復(fù)多道次的軋制,晶粒已變得非常細(xì)小,分布也很均勻,晶粒大小約為10μm。從不同軋制變形量下不銹鋼的組織形態(tài)可知,當(dāng)軋制變形量為85.7%時(shí),不銹鋼組織仍未得到充分細(xì)化,晶粒較粗大。分析認(rèn)為,由于坯料銀純度較高(99.99%),內(nèi)部缺少容易引發(fā)位錯(cuò)釘扎的金屬元素,位錯(cuò)更容易運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致晶粒均勻和細(xì)化更加困難[10,11]。但軋制變形量達(dá)到98.6%以后,晶粒變得非常細(xì)小均勻,已達(dá)到制備不銹鋼熔體材料的組織要求。因此,細(xì)化不銹鋼晶粒需增加軋制總變形量至95%以上。


三、不同軋制變形量下不銹鋼的電阻率

  浙江宏盛特鋼有限公司為探索軋制加工對(duì)不銹鋼電阻率的影響,分別測(cè)量了不同軋制變形量下銀帶試樣的米電阻,換算成電阻率后,得到的結(jié)果如圖所示。

  由圖可知,當(dāng)軋制變形量為85.7%時(shí),電阻率為15.9mΩ·mm2/m,變形量為99.6%時(shí),電阻率為16.7mΩ·mm2/m。隨著軋制總變形量的增加,不銹鋼電阻率逐漸增大。金屬電子理論認(rèn)為散射是金屬產(chǎn)生電阻的根本原因,更具體地說,金屬的晶界是一種面缺陷,可成為電子傳輸?shù)纳⑸渲行模肷⑸洳⒃黾与娮,故晶粒越多,晶界就越多,散射中心越多,電阻就越大,電阻率自然也?huì)增大。對(duì)不銹鋼來說,對(duì)其進(jìn)行冷軋加工,細(xì)化了晶粒,增加了晶界,并且軋制加工會(huì)導(dǎo)致銀晶體點(diǎn)陣發(fā)生晶格畸變,改變?cè)咏Y(jié)合鍵和原子間距,這些因素都會(huì)增加電子散射的幾率,最終引起不銹鋼電阻率增加。而電阻率是不銹鋼熔體材料的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一,控制不銹鋼熔體材料產(chǎn)品電阻率,成為熔體材料加工過程中必須考慮的重要問題。通過本研究可知,通過調(diào)整軋制總變形量可調(diào)控不銹鋼熔體材料的電阻率。


四、結(jié)論

 1. 不銹鋼晶粒隨軋制變形量的增加而減小且變得均勻。軋制變形量為85.7%時(shí),晶粒較粗大且分布不均勻,晶粒大小約100~200μm。變形量在95%以上時(shí),晶粒開始變得細(xì)小,晶粒大小在20μm以下。細(xì)化晶粒需將軋制變形量控制在95%以上。

 2. 軋制變形量為85.7%時(shí),不銹鋼電阻率為15.9mΩ·mm2/m,軋制變形量為99.6%時(shí),電阻率為16.7mΩ·mm2/m。不銹鋼電阻率隨軋制變形量的增加而增大,可通過控制軋制總變形量來調(diào)控不銹鋼熔體材料電阻率。

 

 
 

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