无锡不锈钢电致塑性轧制新工艺
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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我国的无锡不锈钢产业虽然已有了迅速的发展，但与工业发达国家相比，还是高能耗、高污染、低效率的。以304不锈钢为例，由于它在生产加工过程中易产生严重的加工硬化现象，成形性能差，因此，在轧制、拉拔等加工过程中需要进行多次退火处理，以降低或消除加工硬化，便于后续工艺进行。多次退火不仅耗时耗能，同时也存在严重的环境污染等问题。因此，寻找一个清洁环保、节能高效的生产工艺具有十分重要的意义。
最近，清华大学深圳研究生院郑兴鹏等人提出，将电致塑性轧制工艺应用于无锡不锈钢带材，并通过实验验证了其可行性。所谓“电致塑性”，是指材料在运动电子（电流或电场）作用下，变形抗力急剧下降、塑性明显提高的现象。电致塑性加工技术可以降低材料变形抗力，提高材料的塑性，从而增强材料的成形能力。郑兴鹏等人在自行研制的电致塑性轧机上，对304不锈钢带材进行多道次的冷轧和电致塑性轧制，其中在采取电致塑性对无锡不锈钢带材进行轧制时，高能脉冲发生器对轧制中的带材连续不断地施加高能脉冲电流（120 V)。他们对比研究不同轧制方式下材料的变形抗力、硬度、抗拉强度及伸长率等性能变化，并对微观组织进行了系统分析。
实验表明，冷轧时，材料的变形抗力高达16.5 kN，引入脉冲电流后，材料的变形抗力明显减小，且随着电脉冲频率的增加其降低幅度越来越大。当施加500 Hz的脉冲电流时，材料的变形抗力降至12.2 kN左右，降低幅度高达26%。
对试样的测试结果表明，不论是冷轧还是电轧，试样的硬度都随变形量的增加而增大，但冷轧的加剧程度要远远高于电轧。在电轧中，到达一定变形量后，试样硬度趋向于一个稳定值。电轧中，随频率增加，试样的抗拉强度基本呈降低趋势，而相应伸长率则不断增加。然而，当变形量为20%～50%时，施加600 Hz的电脉冲，试样的抗拉强度反而比 500 Hz 时的大，此时其伸长率也很大。经受 600 Hz 脉冲电流轧制的试样，其抗拉强度随变形量的增加先是逐渐升高，到达一个极值点后开始降低，相应地，其伸长率先是呈下降趋势，达到一个最低点后缓慢升高。这表明，在电轧过程中存在一个最佳频率，在此频率下，可以达到强度和塑性的最佳匹配，此时，同固溶态的原始试样相比，变形50%的电轧试样既具有高的抗拉强度，同时又具有很好的塑性。
他们的工作表明，高能电脉冲能有效地降低材料的加工硬化程度，提高其塑性变形性能，从而可以在不进行中间退火的情况下，增加轧制道次，提高总变形量，轻松获得更薄的板材带材。这是一条清洁环保、节能高效的生产工艺路线。