摘要：研究了热轧409L铁素体不锈钢钢带在不经退火直接酸洗冷轧和经罩式炉退火后再酸洗冷轧、最后冲压成制品的两种工艺过程中，制品表面的起皱情况，以及各个工序中钢带的金相组织、力学性能和织构，结果表明，利用罩式炉退火工艺生产的最终冷轧退火钢带中平行于轧制面的{111}面织构充分发达、{00l}面织构被削弱，材料的抗起皱性较好、轧向r值较高，拉伸或深冲时表面不易产生平行于轧制方向的狭窄条纹起皱缺陷。

关键词：铁素体不锈钢；带钢；表面起皱；退火；织构

l前言

    铁素体不锈钢因其自身固有特性在热轧工序很难实现良好的再结晶，其显微组织常常表现为被拉长的变形晶粒，热轧带钢强度、硬度较高并有碳化物析出，因此在冷轧工序前需进行退火处理。

    近年来，部分冷轧企业为降低生产成本，取消了热轧卷退火工序，采用热轧黑皮卷直接酸洗、冷轧生产工艺。但是，铁素体不锈钢在拉深或深冲加工时，其表面极易产生平行于轧制方向的起皱条纹缺陷，这是铁素体不锈钢的共性，也是铁素体不锈钢板拉深或深冲加工中最严重的质量问题之一。在此情况下，若取消热轧后退火工序直接冷轧将导致最终制品表面的起皱条纹缺陷更严重。为此，对比研究了相同母材409L热轧卷经直接酸洗、冷轧和经热轧后退火再酸洗、冷轧2种工艺途径下的带钢金相组织、力学性能、微观织构，及其对409L铁素体不锈钢表面起皱缺陷的影响。

2试验

    以宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司生产的409L热轧卷为试验料，其化学成分见表1，并委托江苏梦兰鑫达不锈钢带管有限公司进行退火处理。

    一方面将409L热轧卷试验料按2种不同的工艺进行冷轧处理，工艺1：未经退火的热轧卷直接酸洗、冷轧，冷轧压下率为80％，然后进行870℃×3min的退火；工艺2：先对未经退火的热轧卷进行830～850℃×8～12h的罩式炉退火，然后进行酸洗、冷轧(压下率80％)，最后进行870℃×3min的退火。热轧卷退火在江苏梦兰鑫达公司的罩式炉内进行，冷轧板退火在箱式电阻炉内进行，冷轧在实验室小轧机上进行。组织观察是以与轧制方向平行的板厚断面(TD面)作为观察位置。力学性能及r值的测定在INSTRON材料试验机上进行，采用JIS 5号试样，将与轧制方向成0⁰方向作为拉伸方向。微观织构的测定在Hitachi S一570扫描电镜EBSD附件上进行，以平行于轧制面的表面层或中心层为测定位置(ND面)。测量抗起皱性时采用JIS5号试样，平行于轧制方向的变形速度为5mm／min，加以15％的拉伸变形，用ACCRETECH台式粗糙度仪测定，以波纹的最大高度作为起皱高度来评价。

    另一方面，将上述未经退火的热轧料及罩式炉退火后的热轧料委托给冷轧用户试用，经分条酸洗、冷轧并光亮退火后，在制品厂冲成制品。组织观察等同上。

3试验结果

3．1退火工序对409L钢带组织及力学性能的影响

    图1为未经退火的普通热连轧料(HR)、经罩式炉退火后的热轧退火料(HRA)及分别经实验室轧机冷轧并退火后带钢(CRA)的组织状态。表l给出了两种工艺途径下不同状态带钢的力学性能。工艺l得到的热轧料呈现典型的热轧带钢变形组织，原始铸坯晶粒被拉长成扁平条带状，基本看不到再结晶晶粒，带钢强度、硬度较高，伸长率较低。工艺2得到的热轧退火料已呈现退火带钢组织，沿带钢厚度中心层已基本是等轴状再结晶晶粒，带钢明显软化，伸长率大幅提高。两种工艺料经实验室冷轧及退火后，其组织均呈典型的等轴状再结晶退火组织，差别是前者组织不均匀，中心层晶粒较为粗大，后者的再结晶晶粒细小均匀。

3．2退火工序对409L抗起皱性及r值的影响

    图2给出了上述两种工艺途径下最终冷轧退火板经15％拉伸变形后起皱的宏观形貌、起皱曲线及起皱高度。工艺1所得的409L冷轧退火板经拉伸变形后，在标准拉伸试样表面产生明显的条纹状起皱缺陷，高度达到37．76μm；而工艺2所得的最终冷轧退火板则表现出良好的抗起皱l生，在样条表面几乎看不出起皱的条纹状缺陷，其起皱高度仅为17．32μm。同时，在表1中可清楚看出，相对于工艺1，工艺2获得了稍高的延伸性能及较高的轧向r值，进而提高了材料的深冲能力。

  再者，将经罩式炉退火后的409L热轧料和未经退火的普通热连轧料通过冷轧厂冷轧加工及光亮退火后，在制品厂深冲加工成制品，其侧面和底部都有明显的表面起皱现象；而经过罩式炉退火的成品料表现出了比直接冷轧工艺料好得多的抗起皱性能，在其制品表面几乎看不到起皱的条纹状缺陷。

4结果分析

4．1抗起皱性的改善

    图3为两种工艺途径、不同状态下409L样品EBSD测定的ND及TD面上结晶方位分布情况。在工艺l得到的最终退火料上观察到强的较为聚集的塑性应变比低的{001}／ND面织构及弱的塑性应变比高的{111}／／ND面织构。其热轧态样品的中心层基本为铸坯凝固柱状晶带来的{001}／ND面织构，表面层是弱的<110>／／RD织构，该织构通常由原始铸坯的{001}<100>织构在轧制过程中受轧辊的表面切应变转化而成。表面层弱的<110>／／RD织构反映该样品中原始铸坯的{001}<100>织构在热轧过程中转化不够充分，将会残留在冷轧及退火后的组织中，容易形成导致起皱的聚集组织。因此，工艺l处理的钢带的抗起皱性较差。

    而工艺2得到的最终冷轧退火料主要表现为强的{111}／／ND面织构，残留的塑性应变比低的{001}／／ND面织构相对很少，聚集特征不明显。其相应热轧退火料的表面层表现出较强的(110)／／RD织构，而其中心层也已显示出较好的再结晶状况及晶粒结晶方位的转化，这正是残留于最终退火料中的{001}／／ND面织构相对很少、聚集特征不明显的根本原因，从而表现出高的抗起皱性。

4．2 r值的提高

    在最终的冷轧退火料中得到平行于轧制面的{111}组分充分发达而{001}组分尽可能少的再结晶织构，对于提高铁素体不锈钢的r值是非常重要的。由图3和表2可看出，其中的力学性能和r值数据充分显示，随着不同工艺最终退火料中{111}／/ND组分的提高、{001}／/ND组分的削弱，材料的r值将大幅提高。

5结语

    (1)普通热连轧机轧制的409L铁素体不锈钢带，在取消热轧后退火工序直接酸洗、冷轧的生产工艺条件下，材料的抗起皱性及r值较差；

 (2)利用罩式炉退火工艺可使热轧带钢发生充分再结晶及晶粒取向的转化，获得具有平行于轧制面的{111}组分充分发达、而平行于轧制面的{001}组分尽可能少的再结晶织构且聚集特征不明显的最终冷轧退火板，这种冷轧退火板具有较高的抗起皱性及r值。