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

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

　　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。