M.r.杜金科夫等人为了判明不锈钢管拔制方法、一次变形和多次变形以及不锈钢管料的原始壁厚等对成品钢管性能及金属组织变化的影响,曾在莫斯科钢管厂对以无缝管为管料的冷拔过程进行过研究。
为了排除钢管原材料化学成分对性能变化的影响,采用由同一炉号的圆钢为管坯原料进行了试验。通过对用短心棒拔制所得到冷拔钢管和不锈钢冷拔管性能的比较,研究发现含碳量的影响。
尺寸为28 x 2.0毫米的304不锈钢和尺寸为28×1.5毫米的不锈钢是用高频电流焊接的。为了使断面上的机械性能和金属组织均匀,还进行了热处理(加热到920℃,保温5分钟)。用这些304不锈钢管料分别进行了无心棒拔制(单道次及多道次)和短心棒拔制,其道次变形量为7~l4%,总变形量达85.5%,拔制程序如下。
1.用304不锈钢管的坯料按同一程序进行了短心棒拔制,
2.对尺寸为28 x1.5毫米,28×1.0毫米的管料进行了一道次无心棒拔制,同表中对28x2.0毫米的管料所进行的单道次拔制一样。①分子为拔制前的尺寸,分母为拔制后的尺寸;②分子为道次变形量,分母为总变形量。
在温州不锈钢管坯断面上的焊缝中心,存在着小晶粒(7~9级)的铁素体区。这种小晶粒铁素体分散地存在于具有马氏体不锈钢区和针状铁素体不锈钢的大晶粒中间组织的析出物中。距离焊缝中心愈远,其晶粒愈小,而且马氏体不锈钢与针状铁素体不锈钢电随之消失,其组织亦发生变化并逐渐地过渡到母体金属的组织。在304钢管焊缝区和焊缝附近的金属中,出现了同样的相的分布特征。但是,由于304L不锈钢管的碳含量较低,中间组织析出物的数量显著地减少了。在焊缝中心形成了由细小的铁素体不锈钢晶粒构成的明显的白色条带。另外,还可看到粗大的铁素体晶粒和马氏体区,在它们的晶界上分布着中间组织和针状铁素体的析出物。
冷拨后,在扇形断面的试样和管状试样(为了测定试样形状的影响上对其机械性能进行了研究,同时在光学显微镜下研究了显微组织。不锈钢管机械性能试验结果的分析表明,试验时所选用的试样形状,对所研究钢管的强度和塑性实际上均无影响。钢管经过一道次或多道次变形后,其试样试验所得到的性能值及其变化特性在变形程度相同的条件下是无差异的。
在短心棒和无心棒冷拔之后,对304L不锈钢管的试验结果进行的比较证明,当变形量≤20%时,冷拔的方法对于强度性能和延伸率的变化特性没有明显的影响。心棒拔制时的硬化程度相当于无心棒拔制时所得到的性能值的上限。当变形量>20%时,心棒拔制后的延伸率明显地骶于在同一变形程度条件下无心棒拔制后的延伸率。可能是由于不锈钢管流动的图式影响到延伸率的变化,因而引起显微组织的变化(正如下面将要指出的那样),晶粒在变形方向被大大地拉长了。不管采用什么拔制方法——单道次或多道次变形,在微观体积中都会产生加工硬化的不均匀性。
用304不锈钢管试样和扇形试样做试验时,根据变形程度的不同而得到的无心棒冷拔之后钢管机械性能的变化在压缩率很小(≤15%)的情况下,不锈钢管的强度性能急剧增加,而塑性则随着变形量的增加而降低。短心棒拔制304不锈钢管性能变化的比较表明,将所研究的钢的碳含量从0.1%增加到0.22%,并不影响钢管性能随变形程度而变化的特性。但是,这时性能提高的程度与原始金属性能提高的程度是相同的。为了比较焊缝和母体金属的机械性能,曾制作和试验了直径为0.8毫米的微型试样。在热处理和冷拔之后,焊缝性能按其数值接近子母体金属,随着拔制方法、拔制次数和变形量的大小而变化的规律性也相类似。当变形程度>30%时,焊缝性能和母体金属性能是相同的。