冷加工对不锈钢精密管性能的影响及其控制

冷拔、冷轧、冷滚轧、冷弯、冷胀及冷扭曲都是不锈钢精密管常用的加工方法。奥氏体不锈钢所具备的优良塑性，使上述冷加工（CW）一般都很容易实现；但是，所有这些冷加工实际上像焊接一样，都会给不锈钢管的性能，尤其是耐蚀或耐热性能带来不可避免的损害。那么冷加工对不锈钢精密管性能的影响及其控制具体有什么呢？

一、冷加工对不锈钢精密管性能的影响

利用常温的塑性变形实现的冷加工会造成冷作硬化，即材料的硬度、强度增加，材料原有的塑性部分或全部损失，并必然对材料的耐蚀性或耐热性带来损害，原因如下。

1. 从微观上讲，面心立方晶格的奥氏体钢主要都是依靠晶格局部滑移来实现冷加工所需的塑性变形，其结果会导致材料晶格位错等微观缺陷和表面粗糙度的增加，并诱发马氏体相变及碳化物析出。冷加工后奥氏体钢所呈现出的磁性增加现象，就是这类相变的反映，见表1及图1所示，当然这种影响程度与材料成分有关且因钢种而异。

2. 如果上述位错或相变发生在表面，就会成为孔蚀等局部腐蚀的始发位置。但是曾有试验研究表明，这种现象大约在变形程度达到20%减断面率（或10%伸长率）时才会对不锈钢的腐蚀性能产生直接的不良影响，而减断面率小于20%的少量冷加工，可能对奥氏体不锈钢耐孔蚀性有利或影响不大（图2）。但若经敏化，减断面率小于5%的冷加工就会产生明显的不良影响（表1）。

3. 冷加工程度对奥氏体不锈钢的高温持久强度也有不良影响。表2为冷加工程度对316不锈钢高温持久强度的影响，可见工作温度越高或断裂寿命要求越高，允许的冷加工程度也应降低。因此ASME B&PVC制造规范早就规定，在580~675℃下工作的304、316不锈钢允许20%CW，在657℃时只允许10%CW；而核电用部件在593℃以下允许20%CW。

4. 对于承受交变载荷的不锈钢精密管应用，冷加工因能提高其屈服强度和抗拉强度而有利于提高抗疲劳强度，但因伸长率和剩余伸长率降低使其开裂扩展速率上升而造成不利影响，同时冷加工残余应力也可能形成正面或负面影响。

二、控制方法

不锈钢精密管交货前的最终固溶热处理，其目的是为了有效消除上述冷加工及焊接等热加工造成的性能损害。

固溶处理过程必须注意以下3个参数：加热温度，快速冷却方式以及高温停留时间。奥氏体不锈钢焊后退火高温停留时间为1.2min/mm（焊件厚度），厚壁焊管显然应按比例增大；如果采用在线连续热处理，焊接速度和有效高温加热区长度应能保证必要的高温停留时间。

以上就是冷加工对不锈钢精密管性能的影响及其控制，冷拔、冷轧等冷加工会造成不锈钢，尤其是奥氏体不锈钢冷作硬化，诱发晶格位错、马氏体相变、碳化物析出、磁性增加并出现残余应力，从而使其耐蚀性能降低。冷加工后的退火或固溶热处理可有效消除这些不良影响；因此，不锈钢精密管都必须以固溶或退火状态供货，才能有效保证其耐蚀性能。