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軋制變形量對不銹鋼組織和電阻率的影響
發布者:不銹鋼管廠(www.9241989.buzz) 發布時間:2020/4/20 閱讀:865

 浙江宏盛特鋼有限公司對不銹鋼管進行多道次冷軋,研究不同軋制總變形量下不銹鋼的顯微組織和電阻率。結果表明:軋制變形量為85.7%時,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,晶粒開始變得細小,晶粒大小在20μm以下,不銹鋼晶粒隨軋制變形量的增大而減;當軋制變形量為85.7%時,電阻率為15.9mΩ·mm2/m,變形量為99.6%時,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,生產中可通過控制軋制變形量來調控不銹鋼熔體材料的電阻率。

 

  熔斷器是以金屬導體作為熔體對電路起保護作用的電器。其串聯于電路中,當電路過載或短路時,大電流使得熔體自身發熱而熔斷,從而對電路起到保護作用。熔體是熔斷器的核心元件,其材料性能直接關系到熔斷器性能的優劣。隨著現代制造業的發展,熔體材料成為應用最廣、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化學性質穩定,抗氧化、耐腐蝕、導電導熱等性能優越,在使用過程中電阻值不易發生變化而熔點恒定,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環境的污染,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,其中帶材是應用較為廣泛的高熔點熔體材料。純銀帶熔體材料供貨的技術要求主要包括化學成分、尺寸精度、米電阻、硬度、表面質量等指標,其中米電阻是最為關鍵的技術指標,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工藝,軋制變形量是軋制工藝的關鍵參數之一。試驗主要探討軋制變形量對純銀組織和電阻率的影響,以指導純銀帶材熔體材料的穩定軋制生產。


一、試驗方法

  試驗所用的坯料為300mm×135mm×35mm的鑄態不銹鋼板(Ag含量為99.99%),軋制前對坯料進行700℃×2h均勻化處理,采用兩輥500軋機、兩輥170軋機、四輥軋機、六輥軋機對鑄態銀板進行冷軋,中間退火4次。在板厚5.0mm(85.7%,對應的軋制總變形量,下同)、1.5mm(95.7%)、0.5mm(98.6%)、0.15mm(99.6%)時分別截取1000mm×40mm銀帶樣品。采用QJ84型數字直流電橋(如圖1所示)測量樣品米電阻,再通過米電阻計算公式(RT=T0r/tw,RT為T溫度下米電阻值,T0為溫度系數,r為電阻率,t為銀帶厚度,w為銀帶寬度)計算各個變形量對應的電阻率。從每個樣品橫截面上切取金相試樣,采用氨水和雙氧水按1:1配制的腐蝕劑對試樣進行腐蝕,腐蝕40s后在光學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5.0mm、1.5mm、0.5mm、0.15mm厚度銀帶進行金相顯微組織觀察,得到的各個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,經過再次軋制,其晶粒得到細化,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,經過反復多道次的軋制,晶粒已變得非常細小,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可知,當軋制變形量為85.7%時,不銹鋼組織仍未得到充分細化,晶粒較粗大。分析認為,由于坯料銀純度較高(99.99%),內部缺少容易引發位錯釘扎的金屬元素,位錯更容易運動,導致晶粒均勻和細化更加困難[10,11]。但軋制變形量達到98.6%以后,晶粒變得非常細小均勻,已達到制備不銹鋼熔體材料的組織要求。因此,細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不銹鋼電阻率的影響,分別測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,得到的結果如圖所示。

  由圖可知,當軋制變形量為85.7%時,電阻率為15.9mΩ·mm2/m,變形量為99.6%時,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。金屬電子理論認為散射是金屬產生電阻的根本原因,更具體地說,金屬的晶界是一種面缺陷,可成為電子傳輸的散射中心,引入散射并增加電阻,故晶粒越多,晶界就越多,散射中心越多,電阻就越大,電阻率自然也會增大。對不銹鋼來說,對其進行冷軋加工,細化了晶粒,增加了晶界,并且軋制加工會導致銀晶體點陣發生晶格畸變,改變原子結合鍵和原子間距,這些因素都會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鍵技術指標之一,控制不銹鋼熔體材料產品電阻率,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,通過調整軋制總變形量可調控不銹鋼熔體材料的電阻率。


四、結論

 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,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,晶粒開始變得細小,晶粒大小在20μm以下。細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,不銹鋼電阻率為15.9mΩ·mm2/m,軋制變形量為99.6%時,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控不銹鋼熔體材料電阻率。

 

 
 

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