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变形量对SUS304不锈钢组织和性能的影响

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第３９卷第６期　２０１７年１２月　甘肃冶金　

ＣＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＣＹ　Ｖ０１．３９　Ｎｏ．６　

Ｄｅｃ．．２０１７　

文章编号：１６７２—４４６１（２０１７）０６—００３２．０３　

变形量对ＳＵＳ３０４不锈钢组织和性能的影响　

飞尚才　，蒋小霞　，夏　杰　，多　杰　

（１．青海高等职业技术学院，青海海东８１０７９９；２．宁夏大学机械工程学院，宁夏银川７５００２１）　

摘要：ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢经不同的轧制变形后，对其组织、性能及马氏体相变进行了分析。结果表明：随着变　

形量的增大．加工硬化增强，纤维组织变得尤为明显，变形后其组织中马氏体含量不断增多。通过分析，其产生的　

原因为随着变形量的增大，位错不断增殖、形变孪晶不断增加，形变孪晶与位错问的交互作用导致位错运动受阻，　

从而使流变应力不断的增加，使材料的自由能增大，促成了马氏体相变过程中的形核，发生马氏体相变，随着应变　

的累积Ｏｔ　马氏体量持续的增加，ｄ　马氏体量的增加使材料的强度增加。　

关键词：ＳＵＳ３０４；组织；性能；马氏体相变　

中图分类号：ＴＧ１１５．２　文献标识码：Ａ　

Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　

ｏｆ　ＳＵＳ３０４　Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　Ｓｔｅｅｌ　

ＦＥＩ　Ｓｈａｎｇ—ｃａｉ　，ＪＩＡＮＧ　Ｘｉａｏ．ｘｉａ。，ＸＩＡ　Ｊｉｅ’，ＤＵＯ　Ｊｉｅ　

（１．Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｈｉｇｈｅｒ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｅ，Ｈａｉｄｏｎｇ　８１０７９９，Ｃｈｉｎａ）　（２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｉｎｇｘｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ　７５００２１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＵＳ３０４　Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　Ｓｔｅｅ１　ａｆｔｅｒ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｄｅｆｉｗｍａ—　

ｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｈａｒｄｅｎｉｎｇ，ｆｉｂｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ　ｃ．ｏｎｌｅｎｔ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　

ｏｆ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｘｔｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｒｅａｓｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎａ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ，ｄｅｔｏｒｍａ—　

ｔｉｏｎ　ｔｗｉｎｎｉｎｇ　ｉｓ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｋｅｓ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｂｌｏｃｋｅｄ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　

ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｏｆ　ｆｒｅｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅ，ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｈａｐｅ　ｎｕｃｌｅａｒ，０［＇－ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ　

ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｔｒａｉｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｎｃｒｅａｓｅ．　

Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ＳＵＳ３０４；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　

１　引言　

加工硬化行为是奥氏体不锈钢近年来主要研究　

课题之一。有专家认为奥氏体不锈钢在变形过程　

中，以不同的形变方式进行塑性变形时．产生的加工　

硬化主要取决于其形变温度和成分。后研究发现亚　

稳态奥氏体不锈钢在室温下进行形变。将会发生应　

变诱发马氏体转变，并且认为奥氏体不锈钢应变诱　

发马氏体与层错能有关．这就增加了学者的研究　

兴趣。　

由于应变诱发马氏体显著的影响亚稳奥氏体不　

锈钢的力学性能，具有提高强度、韧性和成型性的显　著作用。因此研究不锈钢的冷变形具有十分重要的　

意义。　

２材料及方法　

材料经退火酸洗后进行冷轧，规程为２．７４—　

２．０８一１．６８８—１．４６９一１．１　ｌ６一Ｏ．９２４—０．７９一Ｏ．６８９　

（单位为：ｌｎｌＴ１），取后六道次的轧制材料进行试验研　

究，其轧后的厚度分别为１．６８８　ｍｉｌｌ、１．４６９　ｈｉｍ、１．１１６　

ｌＩｌｍ、０．９２４　ｍｌＴｌ、０．７９　１ＴＩ１ＴＩ、０．６８９　ｍｉｌｌ，变形量分别为　

３８．４％、４６．４％、５９．３％、６６－３％、７１．２％、７４．９％，材料的　

化学成分（质量分数，％）为：Ｃ≤０．０８，Ｓｉ≤１．００，Ｍｎ　

≤２．００。Ｐ≤０．０４０，Ｓ≤０．０３０，８．００～１０．５０Ｎｉ，　

宁夏大学人才引进科研启动基金资助项目（ＢＱＤ２０１４０２１）；宁夏自然科学基金（ＮＺ１６０４９）。　

麓毳毽　ｌ

　意　第６期　

ｌ　８．００～２０．００（５’　

从冷轧板截取斌样，利川铁素体仪俭洲　氏怵　

含量　朋线切制切取一小部分圳成金１：ｒＩ佯，　ｆ１＿少纸　

打磨、抛光机抛光，制成　卡Ｈ分忻试样，进ｆ　１：ｌ１２ＩＩ　

织观察　并将这小川变肜城的冷轧饭制成际准托仲　

测定其延伸率币¨抗托强度　

３变形量对ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢加　

工硬化的影响　

变形　刈‘ＳＵＳ３０４　氏ｆ小吖　锈俐　ｆｌ｝Ｉ牟搜　

的影响见表１及ｆ　ｌ所示　

表ｌ　变形量对Ｓ１：￥３０４延伸率及强度的影响　

Ｓ／　６３　４　７　ｌ　６（）　３．４　２．８　’’　ｌ　４　图ｌ　强度和延伸率与压下量的关系　

…　ｌ和　１　ｌＩ『　，随莆变肜　的增火　性逐　

步卜降，机　度逐步Ｉ　Ｊｔ　，ＳＵＳ３０４　氏体　锈钢　

产　Ｊ　｛Ｉ　的Ｊ　ＪＩｌ　ｒ馊化　

４变形量对ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢组　

织的影响　

ＳＵＳ３４０　氏体　锈钢经过冷轧符个道次变形　

』　的　十ｊｌ　织『』ｌ１　２』听永　

图２不同变形量下的ＳＵＳ３０４不锈钢金相组织　

（　Ｉ１　３８　４％：【Ｉ，）４６．４％；（【）５９．３％：（１Ｉ）６６．３　：（ｔ－）７Ｉ。！％：（ｆ）７４．９ｃ／ｃ　

从冈２町以看　ｆｉ，随着变形　的增大，材料的　

织缺陷和晶粒的变形程度不断增大．晶粗沿着轧制　力‘向托Ｋ．　粒为扁平状或肯长条状。变形量越大，　

品粒托长的程度越明　｛变形量增加到一定程度　

焉　Ｓ－Ｉ：ｌ￣㈣ｍｌ：ＧＨＳＬ　ＹＪ　Ｌ＠㈨Ｉ２６　ｒ（１１１１

　３４　甘肃冶金　第３９卷　

时，各个晶粒难以辨认．晶界变得模糊不清，材料组　

织呈纤维组织。据研究¨＿３Ｊ，此时组织内部出现大量　

的位错和孪晶。随着变形量的增大，形变孪晶的数　

量逐渐增多，形变孪晶界形成了位错障碍，位错不断　

的增殖。有学者＿４　通过透射电镜组织观察，发现　

ＳＵＳ３０４不锈钢变形过程中．在变形组织中存在板条　

状的马氏体组织，随着变形量的增大．板条状组织逐　

渐增多。形变孪晶数量不断增加，这种在冷变形过程　

中发生的形变诱发马氏体相变是产生加工硬化的主　

要原因之一　

５　ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢冷轧过程中　

的马氏体相变　

众所周知，ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢是一种亚稳　

态的奥氏体不锈钢，在冷变形过程中，会应变诱发马　

氏体相变，为了证实ＳＵＳ３０４不锈钢在变形过程中　

发生马氏体相变的存在．本实验采用ＳＰ１０铁素体　

仪，测量马氏体含量的变化。变形量与马氏体相变　

量的关系如图３所示。　

图３变形量与马氏体相变量的关系　

从图３可以看出，随着变形量的增大，马氏体含　

量逐渐增多，在变形量大于４５％时，马氏体含量增　

加加快。当变形量大于５８％时，马氏体含量变为平　

缓并趋于一致，马氏体含量不再变化。产生这种现　

象的主要原因是在变形过程中随着变形量的增大，　

变形温度也在升高，这样阻止了马氏体相变．当变形　

量增大到一定程度时，变形主要在马氏体组织内进　

行，马氏体的含量不再变化＿９］。　

６讨论　

通过以上的分析和讨论，ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢　

随着变形量的增大，加工硬化程度增强，纤维组织变　

的明显，马氏体含量增多。这种现象的出现是由于　

ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢在形变过程中产生形变孪晶，　形变孪晶的产生造成了位错障碍。先形成的孪品和　

位错束阻碍位错运动并且阻碍其他｛１　１　１｝形变孪晶的　

形成。滑移位错和孪生位错通过能量上不适当的位错　

反应，交滑移成障碍孪生ｌｌ　，与后形成的形变孪晶和　

运动位错产生交互作用，沿两个不同｛１１１｝面形成新　

的形变孪晶。随着变形量的增大，位错不断增殖、形　

变孪晶不断增加，形变孪晶与位错间的交互作用导致　

位错运动受阻．从而使流变应力不断的增加｜ｌ　。　

组织中发生位错增殖使ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢　

中产生很高的应力能，使材料的自由能增大，促成了　

马氏体相变过程中的形核，进而发生马氏体相的转　

变　５］。并且应力能的增加，在材料中形成应力集中　

区。应力集中区进一步促成了马氏体相变的转变。　

随着应变的累积０ｌ　马氏体量持续的增加．　马氏体　

量的增加使材料的强度增加ｌ　１２－１４￣。　

参考文献：　

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奥氏体不锈钢化学成份和该成份对其组织性能影响

奥氏体不锈钢化学成份和该成份对其组织性能影响

原文首发转载请注明出处

原文首发转载请注明出处1.碳的影响：

碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素，碳形成奥氏体的

能力为镍的30倍。钢中随着含碳量增加，奥氏体不锈钢强度也随之提高。此外，还能提高

奥氏体不锈钢在高浓氯化物（如42%MgCl2沸腾溶液）中的耐应力腐蚀性能。但是在奥氏

体不锈钢中，碳通常被视为有害元素，因为在焊接或加热到450度到850度，碳可以和钢中

的铬形成Cr23C6型碳化物。导致局部铬贫化，使钢的耐晶间腐蚀性能下降。20世纪60年

代以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢，为含碳量小于0.03%或0.02%的超低碳型不锈钢。因此，

在冷、热加工及焊接与碳弧气刨时应防止不锈钢表面增碳，以免铬的碳化物析出。

2.铬的影响：

在奥氏体不锈钢中，铬是强烈形成并稳定铁素体的元素，可以缩小奥氏体区。在铬镍奥

氏体不锈钢中，当碳含量为0.1%，铬含量为18%时，为获得稳定单一奥氏体组织，所需镍

的含最最低为8%，铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度，因而提高铬含量对奥氏体不锈

钢的耐晶间腐蚀是有益的。铬还能极有效地改善奥氏体不锈钢的耐点蚀及缝隙腐蚀性能。因

此铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性。铬可提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介

质的性能，在镍、钼、铜的复合作用下，铬可提高钢耐一些还原性介质、如有机酸、碱介质

的性能。

3.镍的影响：

奥氏体不锈钢中主要合金元素镍，其主梌用是形成并稳定奥氏体，获得完全奥氏体组织，

使强有良好的强度、塑性和韧性并具有优良的冷、热加工性、可焊性及低温与无磁性，镍还

可以显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向。由于镍能改善铬的氧化膜成份、结构和性能，

从而提高奥氏体不锈钢耐氧化性介质的性能。但是降低了钢的抗高温硫化性能，这是由于钢

中晶界处形成低熔点硫化镍所致。

4.钼的影响：

钼的作用主要是提高钢在还原性介质（比如H2So4、H2PO4以及一些有机酸和尿素环

化学成分对不锈钢的组织和性能的影响

化学成分对不锈钢的组织和性能的影响

化学成分对不锈钢的组织和性能的影响

1、铬（Cr）：铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的主要元素。

2、碳（C）：碳具有双重作用。碳是不锈钢中仅次于铬的第二号常用元素，不锈钢的组织和性能在很大程度上取决于碳含量及其分布状态。

3、镍（Ni）：镍是稳定奥氏体元素。镍是不锈钢中第三号常用元素，它在钢中起扩大奥氏体区、稳定奥氏体组织的作用。铬不锈钢加入一定量的镍后，组织的性能都发生明显变化。镍能有效地降低素体钢的脆性，改善其焊接性能，但对抗应力腐蚀性能有不利的影响，对于奥氏体钢，镍能降低钢的冷加工硬化趋势，改善冷加工性能，使钢在常温和低温下均具有很高的塑性和韧性。

4、锰和氮（Mn、N）：锰和氮可以代替镍。锰是奥氏体形成的元素，它能抑制奥氏体的分解，使高温形成的奥氏体组织保持到室温。锰稳定奥氏体的作用为镍的1/2，2%的锰可以代替1%的镍。含锰钢具有冷加工硬化效应显著、耐磨性高的优点。缺点是对晶间腐蚀很敏感，并且不能通过加钛和铌来消除晶间腐蚀。

氮也是稳定奥氏体元素，氮和锰结合能取代比较贵的镍。氮稳定奥氏体的作用比镍大。与碳相当。氮代镍的比例约为0.025：1，一般认为氮可取代2.5% ~6.5%的镍。在奥氏体中氮也使最有效的固溶强化元素之一。氮和铬的亲和力要比碳与铬的亲和力小，奥氏体钢很少见到Cr2N的析出。因此，氮能在不降低腐蚀性能的基础上，提高不锈钢的强度，研制含氮不锈钢是近几年来不锈钢工业的趋势。

5、钛和铌（Ti、Nb）：钛和铌可以防止晶间腐蚀。铬-镍奥氏体不锈钢在450~800 ℃温度区加热，常发生沿晶界的腐蚀破坏，成为晶间腐蚀。一般认为，晶间腐蚀是碳从饱和的奥氏体以Cr23C6形态析出，造成晶界处奥氏体贫铬所致。防止晶界贫铬是防止晶间腐蚀的有效方法。如将各种元素按与碳的亲和力大小排列，顺序为：钛、锆、钒、铌、钨、钼、铬、锰。钛和铌与碳的亲和力都比铬大，把它们加入钢中后，碳优先与它们结合生成碳化钛（TiC）和碳化铌（NbC），这样就避免了析出碳化铬而造成晶界贫铬。从而有效防止晶间腐蚀。

sus304硬度系数

sus304硬度系数

sus304硬度系数

sus304是一种常用的不锈钢材料，具有良好的抗腐蚀性和高温强度。硬度是衡量材料抵抗外力的能力，对于sus304来说，硬度系数是一个重要的指标。本文将围绕sus304硬度系数展开，介绍其定义、测试方法、影响因素以及应用领域等内容。

一、定义

硬度是指材料抵抗外力的能力，衡量材料表面抵抗划伤、压痕或变形的能力。常见的硬度测试方法有洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度等。而sus304的硬度系数通常使用洛氏硬度（HRC）进行表示。

二、测试方法

对于sus304的硬度测试，常用的方法是使用硬度计进行测量。在测试过程中，需要将硬度计的压头按照一定的压力施加在sus304的表面，然后根据压头对材料表面的压痕大小来确定其硬度系数。

三、影响因素

sus304的硬度系数受多种因素的影响。首先是材料的化学成分，其中包括铬、镍等元素的含量对硬度有着重要影响。其次是材料的热处理状态，不同的热处理工艺会导致不同的硬度结果。此外，材料的冷变形程度、晶粒尺寸等因素也会对硬度产生影响。

四、应用领域

由于sus304具有良好的抗腐蚀性和高温强度，因此广泛应用于化工、石油、医疗器械、食品加工等领域。在这些领域中，材料的硬度对于其耐磨性、耐腐蚀性以及抗变形能力等性能起着重要作用。

总结：

本文围绕sus304的硬度系数展开，介绍了其定义、测试方法、影响因素以及应用领域等内容。sus304作为一种常用的不锈钢材料，硬度系数是评价其性能的一个重要指标。通过对硬度的测试和分析，可以更好地了解sus304的力学性能，为其在各个领域的应用提供科学依据。

常见奥氏体不锈钢的力学性能

常见奥氏体不锈钢的力学性能

常见奥氏体不锈钢的力学性能

常见奥氏体不锈钢的力学性能

奥氏体系列不锈钢为Fe-Cr-Ni系列或Fe-Cr-Mn系列。从低温到高温都具有稳定的优良的力学性能。在920~1150°C温度进行固溶化热处理无变态点，依靠快速冷却成为非磁性的安定的具有的耐蚀性能的奥氏体组织。奥氏体系列不锈钢的力学性能如下表所示：

奥氏体系列不锈钢的力学性能

奥氏体系列不锈钢与马氏体、铁素体系列不锈钢相比较，因富有延伸性和屈服比(屈服强度/抗拉强度)小等，所以其加工性十分优越。但其加工硬化性大，其中SUS301(17Cr-7Ni)*容易硬化。依据钢中不同所表现出的加工硬化性，依靠奥氏体稳定程度的不同而定。

奥氏体稳定度可由含有结晶粒度(GSN)的计算式求得：

MdSO=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29

(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb-1.4(ASTMG.S.N-8.0)

MdSO值(施予30%变形量时，产生50%的马氏体的温度)越小，则奥氏体相就越稳定，而加工硬化性小。这种现象是由于加工感应而变态所产生的；在金相组织上面心立晶格(Y)相受到冷加工，则变为体心立方晶格(α')相而发生马氏体变态。 这种变态还受加工温度及加工速度的影响，也即加工硬化性被加工条件所左右。近来，巧妙地利用加工温度，将以前不可能进行的超深拉深在一定温度的情况下拉深成功。在拉深加工中，以加工硬化系数(n值)作为加工性能指标。奥氏体系列不锈钢的SUS304(18Cr-8Ni)*大为0.50,铁素体系列不锈钢的SUS430(18Cr)为0.22o

奥氏体系列代表钢种的S∪S304(18Cr-8Ni)称为准稳定奥氏体

系列，固溶化热处理后为非磁性，常温加工后，容易变态为马氏体而具有磁性。但是，SUS305(18Cr-12Ni),因其奥氏体相是稳定的，冷加工不会引发马氏体转变，加工以后仍为非磁性。有效地利用

S∪S301(17Cr-7Ni)的加工硬化性，将其变为高强度不锈钢应用于制作弹簧或制造车辆材料。