三辊行星轧制含铋奥氏体不锈钢棒材的工艺参数优化

胡盛德，杜张环，余 昊，李立新

(武汉科技大学钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室，湖北 武汉，430081)

建筑、化工及食品机械行业需要用到大量的奥氏体不锈钢，近年来，铋(Bi)微合金化奥氏体不锈钢因具有良好的切削和加工性能，以及无毒性(包括Bi及其氧化物)和环境友好等优点，受到冶金工作者的广泛关注[1-4]。Bi作为一种表面活性元素，易偏聚在钢表面产生脆化作用，虽然在一定程度上有很好的润滑效果并能降低机械加工过程中的切削力，但也容易造成材料内部形成空洞，导致轧件在热变形过程中产生裂纹等缺陷[3]。

三辊行星轧制技术[5]是含Bi奥氏体不锈钢棒材的主要轧制工艺，为解决实际生产过程中棒材芯部易开裂问题，本文首先通过轧制实验结合有限元模拟确定该不锈钢材料的Brozzo延性断裂阀值，随后基于正交实验方法，对影响材料延性断裂行为的轧制工艺参数进行敏感性分析，获得了一组优化轧制工艺参数，最后通过现场轧制实验，对所得参数的可靠性进行验证。

1 材料延性断裂准则及阈值确定

1.1 Brozzo延性断裂准则

本研究采用Brozzo等[6]提出的金属延性断裂准则来预测含Bi奥氏体不锈钢在塑性加工过程的韧性断裂行为，该准则是在Cockcroft &Latham延性断裂准则[7]的基础上，考虑了静水压力对材料延性断裂行为的影响，比较适用于高应力成型过程，能较准确地预测起裂时间和位置[8]，Brozzo准则可表示为：

(1)

1.2 试验钢断裂阈值的确定

结合现场轧制实验及相同条件的有限元模拟，提取Brozoo延性断裂准则所需的主应力、等效应变和达到阈值时的总塑性应变等参数，即可计算得到试验用含Bi奥氏体不锈钢的断裂阈值。……