冷轧铁素体不锈钢表面皱折形成机理及控制研究

针对冷轧铁素体不锈钢在沿轧制方向应力应变作用下的表面条纹缺陷现象，从合金元素铬对铁素体滑移特性的影响以及晶界对晶粒形变的作用两个方面提出了有别于以往研究模式的研究思路。通过比较组织和织构相近的不同铬含量铁素体不锈钢和IF钢的滑移行为和晶界特征，研究铁素体不锈钢的滑移特性以及添加其他合金元素（如铝等）和应变环境温度对铁素体不锈钢滑移特性的影响；研究铁素体不锈钢的滑移特性与表面条纹缺陷的相关性；研究晶界对晶粒形变的协调作用，以及晶界、晶粒形变与表面条纹缺陷的关系。通过对冷轧铁素体不锈钢在范性变形过程中滑移特性与铬含量及晶界关系的研究，揭示冷轧铁素体不锈钢表面产生条纹缺陷的本质原因，提出改善表面条纹缺陷的途径。本项目的开展不仅会进一步认识物理冶金中的一些基本问题，而且也会指导对材料组织的控制，推进对冷轧铁素体不锈钢表面起皱现象的进一步认识，为工业生产中解决该问题提供有益的参考。

铁素体不锈钢在形变过程中的表面起皱现象一直是困扰产业界的棘手问题。本项目通过比较铁素体不锈钢、IF钢、取向硅钢、以及Fe-Cr、Fe-Cr-Si、Fe-Cr-Mn和Fe-Cr-Mn-Si合金在单轴拉伸后的形变行为和表面起皱程度，研究了单轴拉应力作用下冷轧铁素体不锈钢的滑移特性与表面起皱，晶界对晶粒形变的协调作用，以及冷轧铁素体不锈钢表面皱折形成机理及控制。研究结果表明，冷轧铁素体不锈钢在拉伸变形过程中，起皱程度与Cr含量有关，但织构影响更为重要：提高γ-纤维织构份额会增强铁素体不锈钢的抗表面起皱性能，而{100}<011>和{211}<011>取向晶粒则会使表面起皱现象加重。相近取向晶粒的单滑移是产生表面起皱的主要原因，重位晶界（Σ3，Σ21b，Σ27b）有助于相邻晶粒形变协调，可以减轻形变过程表面起皱；合金元素对铁素体形变过程中滑移系的开动以及表面皱折的形成具有显著的影响：随着铁基中Cr含量增加，表面起伏变得强烈，有形成平行于轧向轧向条纹的倾向；在Cr含量相同时，倾向于形成平行于轧向条纹的顺序依次为：Fe-Cr-Mn-Si合金 > Fe-Cr-Si合金 > Fe-Cr-Mn合金 > Fe-Cr合金。在小形变量轴向拉伸过程中，{100}<011>晶粒取向稳定，而{111}<uvw>晶粒其拉伸轴取向向<100>—<101>连线方向转动一定角度(12°<α<20°)；具有不同转动特点的晶粒之间相互作用，使晶粒向着晶面法向转动，形成粗糙表面。发现了提高冷轧铁素体不锈钢抗表面起皱性能的途径：增加γ-纤维织构份额或提高各种取向晶粒的均匀分布程度。研究结果对减轻铁素体不锈钢表面起皱的的工艺选择具有一定的参考价值。