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轧制变形量对不锈钢组织和电阻率的影响
发布者:不锈钢管厂(www.mycyberit.com) 发布时间:2020/4/20 阅读:633

 浙江宏盛特钢有限公司对不锈钢管进行多道次冷轧,研究不同轧制总变形量下不锈钢的显微组织和电阻率。结果表明:轧制变形量为85.7%时,晶粒较粗大且大小不均匀,晶粒大小约100~200μm,变形量在95%以上时,晶粒开始变得细小,晶粒大小在20μm以下,不锈钢晶粒随轧制变形量的增大而减小;当轧制变形量为85.7%时,电阻率为15.9mΩ·mm2/m,变形量为99.6%时,电阻率为16.7mΩ·mm2/m,不锈钢电阻率随轧制变形量的增加而增大,生产中可通过控制轧制变形量来调控不锈钢熔体材料的电阻率。

 

  熔断器是以金属导体作为熔体对电路起保护作用的电器。其串联于电路中,当电路过载或短路时,大电流使得熔体自身发热而熔断,从而对电路起到保护作用。熔体是熔断器的核心元件,其材料性能直接关系到熔断器性能的优劣。随着现代制造业的发展,熔体材料成为应用最广、用量最大、附加值最高的电工合金之一。常用的高温熔体材料主要有银基合金和铜基合金。其中,Ag化学性质稳定,抗氧化、耐腐蚀、导电导热等性能优越,在使用过程中电阻值不易发生变化而熔点恒定,大幅提高了熔断器的可靠性,是大电流、高可靠性熔断器的关键材料。另外,与银氧化物(AgCdO、AgSnO2等)类熔体材料相比,纯银可避免镉等有害元素对环境的污染,是满足绿色制造要求的熔体材料。

 

  纯银熔体材料可分为带材、丝材两类,其中带材是应用较为广泛的高熔点熔体材料。纯银带熔体材料供货的技术要求主要包括化学成分、尺寸精度、米电阻、硬度、表面质量等指标,其中米电阻是最为关键的技术指标,米电阻主要受银带电阻率、厚度、宽度的影响。在保证银带尺寸稳定的前提下,电阻率就成为银带米电阻最直接的控制因素。轧制是纯银带的重要生产工艺,轧制变形量是轧制工艺的关键参数之一。试验主要探讨轧制变形量对纯银组织和电阻率的影响,以指导纯银带材熔体材料的稳定轧制生产。


一、试验方法

  试验所用的坯料为300mm×135mm×35mm的铸态不锈钢板(Ag含量为99.99%),轧制前对坯料进行700℃×2h均匀化处理,采用两辊500轧机、两辊170轧机、四辊轧机、六辊轧机对铸态银板进行冷轧,中间退火4次。在板厚5.0mm(85.7%,对应的轧制总变形量,下同)、1.5mm(95.7%)、0.5mm(98.6%)、0.15mm(99.6%)时分别截取1000mm×40mm银带样品。采用QJ84型数字直流电桥(如图1所示)测量样品米电阻,再通过米电阻计算公式(RT=T0r/tw,RT为T温度下米电阻值,T0为温度系数,r为电阻率,t为银带厚度,w为银带宽度)计算各个变形量对应的电阻率。从每个样品横截面上切取金相试样,采用氨水和双氧水按1:1配制的腐蚀剂对试样进行腐蚀,腐蚀40s后在光学显微镜上观察其组织特征。


二、不同轧制变形量下不锈钢的组织

  浙江宏盛特钢有限公司分别对5.0mm、1.5mm、0.5mm、0.15mm厚度银带进行金相显微组织观察,得到的各个轧制变形量下纯银显微组织照片如图所示。

  图为85.7%变形量组织,可见组织晶粒粗大,且大小分布不均匀,晶粒大小为100~200μm。图为95.7%变形量组织,经过再次轧制,其晶粒得到细化,但仍有部分晶粒分布不均匀。图2(c)为银带轧至0.5mm厚度,轧制变形量为98.6%的组织,晶粒变得比较均匀细小,晶粒大小约为20μm。厚度0.15mm、轧制变形量99.6%的纯银带组织,经过反复多道次的轧制,晶粒已变得非常细小,分布也很均匀,晶粒大小约为10μm。从不同轧制变形量下不锈钢的组织形态可知,当轧制变形量为85.7%时,不锈钢组织仍未得到充分细化,晶粒较粗大。分析认为,由于坯料银纯度较高(99.99%),内部缺少容易引发位错钉扎的金属元素,位错更容易运动,导致晶粒均匀和细化更加困难[10,11]。但轧制变形量达到98.6%以后,晶粒变得非常细小均匀,已达到制备不锈钢熔体材料的组织要求。因此,细化不锈钢晶粒需增加轧制总变形量至95%以上。


三、不同轧制变形量下不锈钢的电阻率

  浙江宏盛特钢有限公司为探索轧制加工对不锈钢电阻率的影响,分别测量了不同轧制变形量下银带试样的米电阻,换算成电阻率后,得到的结果如图所示。

  由图可知,当轧制变形量为85.7%时,电阻率为15.9mΩ·mm2/m,变形量为99.6%时,电阻率为16.7mΩ·mm2/m。随着轧制总变形量的增加,不锈钢电阻率逐渐增大。金属电子理论认为散射是金属产生电阻的根本原因,更具体地说,金属的晶界是一种面缺陷,可成为电子传输的散射中心,引入散射并增加电阻,故晶粒越多,晶界就越多,散射中心越多,电阻就越大,电阻率自然也会增大。对不锈钢来说,对其进行冷轧加工,细化了晶粒,增加了晶界,并且轧制加工会导致银晶体点阵发生晶格畸变,改变原子结合键和原子间距,这些因素都会增加电子散射的几率,最终引起不锈钢电阻率增加。而电阻率是不锈钢熔体材料的关键技术指标之一,控制不锈钢熔体材料产品电阻率,成为熔体材料加工过程中必须考虑的重要问题。通过本研究可知,通过调整轧制总变形量可调控不锈钢熔体材料的电阻率。


四、结论

 1. 不锈钢晶粒随轧制变形量的增加而减小且变得均匀。轧制变形量为85.7%时,晶粒较粗大且分布不均匀,晶粒大小约100~200μm。变形量在95%以上时,晶粒开始变得细小,晶粒大小在20μm以下。细化晶粒需将轧制变形量控制在95%以上。

 2. 轧制变形量为85.7%时,不锈钢电阻率为15.9mΩ·mm2/m,轧制变形量为99.6%时,电阻率为16.7mΩ·mm2/m。不锈钢电阻率随轧制变形量的增加而增大,可通过控制轧制总变形量来调控不锈钢熔体材料电阻率。

 

 
 

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