SUS304 不锈钢退火软化

SUS304 不锈钢薄板形变硬化及退火软化

SUS304 是一种 18-8 系的奥氏体不锈钢，通常用作冲压

垫圈类紧固件。由于其冲压在各部分材料的形变程度各不相同，大约在 15%~40% 之间，因此材料的加工硬化程度也有差异。

SUS304 不锈钢薄板冷加工以后，微观上滑移面及晶界上将产生大量位错，致使点阵产生畸变。畸变量越大时，位错密度越高，内应力及点阵畸变越严重，使金属变形抗力和强度、硬度等随变形程度而增加，塑性指标伸长率、断面收缩率降低。

当加工硬化达一定程度时，如继续形变，便有开裂或脆断的危险，成形后其残余应力极易引起工件自爆破裂。在环境气氛作用下，放置一段时间后，工件会自动产生晶间开裂（通常称为“季裂”）。故在 SUS304 不锈钢冲压成形过程中，一般都必须进行工序间的软化退火，即中间退火，以消除残余应力，降低硬度，恢复材料塑性，以便能进行下一道加工。

试验材料及分析

试验材料： SUS304 ，厚度 0.7 ± 0.05mm ，其化学成分（质量分数： W% ）≤ 0.08%C 、≤ 1.00%Si 、≤ 2.00%Mn 、≤ 0.04%P 、≤ 0.030%S 、 8.00% ~ 10.50%Ni 、 18% ~ 20%Cr 。

表 1 不同预形变量对 SUS304 不锈钢力学性能的影响

预形变量 /%	屈服强度 Re/MPa	抗拉强度 Rm/MPa	伸长率 A/%	屈强比 Re/Rm	硬度 HV0.2
0	270	705	63	38.3	175
15	585	855	44	68.5	265
20	630	860	40	73.3	280
25	760	920	39	82.6	300
40	980	1025	软化器22	95.6	335

由表 1 可知，随着预形变量的增加， SUS304 不锈钢的屈服强度和抗拉强度增明显提高，硬度值增加，耐塑性下降，产生了明显的加工硬化现象。同时，也可以清楚看出，随着预

形变量的增加，试样的屈强比也随之增加，这说明试样的可成形性也会随着冷变形量的增加而降低。

退火软化工艺

经加工硬化的 SUS304 不锈钢可采用高温和低温退火两种方式来恢复塑性，降低硬化程度，并消除或减少残余应力，为了不使材料产生敏化，退火时应避开 500 ℃ ~ 850 ℃的敏化温度范围。

不同工艺退火对具有各种预形变量的 SUS304 不锈钢试样的力学性能影响见表 2

表 2 不同预形变量的 SUS304 试样退火后的力学性能

预形变量 /%	退火温度 / ℃	保温时间 /min	屈服强度 / Re/MPa	抗拉强度 Rm/MPa	伸长率 A/%	硬度 HV
15	室温	—	585	855	44	265
	330	35	595	815	51	267
	490	35	570	790	52	266
	850	15	280	740	68	183
	1050	5	260	695	73	170
25	900	10	235	695	67	173
	950	8	240	725	71	161
	1050	5	230	705	80	166
40	900	10	290	805	66	187
40	1050	5	235	670	76	169

从表中可以看出，低温退火对 SUS304 不锈钢的屈服强度影响较小，在 500 ℃以下退火，退火后屈服强度值变化较小，高温退火对试样屈服强度的影响较大，预形变量为 15% 时在 1050 ℃下退火后 Re 降到 260MPa ， Rm 几乎随退火温度成线性下降，但是变化的幅度比 Re 小得多。同时，试样的维氏硬度值随退火温度的升高而下降。

　随着退火温度的升高，试样伸长率明显提高，特别是高温退火状态下， Re 下降最为明显，达到了完全软化状态。在 1050 ℃退火（保温 5min ，快冷）伸长率 A 、硬度 HV 达到软化的最佳组合。

结语

经不同预形变量的 SUS304 不锈钢薄板高温（ 1040 ℃ ~1080 ℃）短时（ 5~10min ）并快速冷却的退火工艺，组织发生完全再结晶，且晶粒大小较均匀，最适宜紧固件用的垫圈类产品制造，退火软化效果最为明显。

相同的描述：研究表明,对不同加工硬化程度的试样,在低温状态100~480℃下退火后,力学性能基本不变,退火软化效果不明显在高温状态850℃~1050℃下退火3min~10min快冷,该合

金退火软化效果明显,显微组织和成形性能基本恢复到原始状态.综合考虑工件的氧化和生产效率,确定了304不锈钢经冷加工后的最佳退火工艺为在1050℃下光亮退火3min,并在保护气氛下以180℃分钟的速度快冷至500℃以下.

如上是冷轧钢板等的退火知识。如果采用线割等电火花加工，会发生脆化。

电火花加工的表面变质层：

由于电火花放电的瞬间时高温和液体介质的冷却作用，使工件加工表面产生了一层与原材料的组织不同的变质层。变质层包括表面的熔融再凝固层（熔化层）以及热影响层。熔化层的厚度随脉冲能量的增大而变厚，一般不超过0.1mm。热影响层是受高温影响而产生金相组织变化的金属层。熔化层位于工件表面的最上层，并渗有碳、金属元素、气孔等。热影响层和材料之间没有明显的界限。值得注意的是，熔化层是数枝状的淬火铸造组织，晶粒细小，有较高的硬度和很强的抗腐蚀能力，有了它，对提高工件的耐磨性有利，但也增加了钳工研磨、抛光的困难。此外，由于内层金属温度低会阻碍溶化金属的凝固后产生的收缩，所以表面熔化层产生拉应力，会产生显微裂纹（这也是弯折线切割以后器件会发生裂口的原因），在脉冲能量大的情况下，裂纹会宽甚至扩展到热影响层，使耐疲劳性能

下降，因此，应当尽量避免使用较大的电规准，以免模具过疲劳损坏。对于反复承受较大冲击载荷的冲裁模，常常通过后续工序（如挤压衍磨等）去掉表面变质层。

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