冷軋是指在常溫狀态下(xià)對材料進行鍛造，使材料的厚度逐漸減薄的材料加工(gōng)方法。冷軋的原料一(yī)般爲熱軋熱處理後的鋼卷。鎳基合金 哈氏合金在冷軋過程中(zhōng)， 亞穩态的奧氏體(tǐ)組織會發生(shēng)應變誘導馬氏體(tǐ)相變， 使得鋼的強度和硬度升高、塑性下(xià)降，産生(shēng)了明顯的加工(gōng)硬化。

随着鍛造道次增多，鍛造總變形率增大(dà)，加工(gōng)硬化效應越來越明顯，材料變得越來越硬。常規熱處理狀态下(xià)的 鎳基合金 高溫合金強度和硬度較低，塑性較好，利于鍛造。若對高溫合金不熱處理直接進行冷軋，可大(dà)幅降低材料生(shēng)産成本。對熱處理态和熱軋态的高溫合金強度進行分(fēn)析，确定試軋工(gōng)藝參數， 并對試軋成品力學性能進行對比。

 高溫合金不熱處理直接冷軋的可行性分(fēn)析

1.1 力學性能分(fēn)析

在生(shēng)産現場對熱軋态和熱軋熱處理态的 鎳基合金 哈氏合金卷取樣品，進行力學性能檢驗，結果對比。對比熱軋态和熱軋熱處理态 鎳基合金 的力學性能可見， 熱軋态與熱軋熱處理态相比，平均屈服強度高 80.9 MPa， 平均抗拉強度高 40.7 MPa，延伸率低 5.7%。

從力學性能來看，熱處理前後熱軋 鎳基合金 闆的強度差異不大(dà)，熱軋未熱處理态材料的硬化過程比熱處理狀态快一(yī)點，但并不明顯，對冷軋設備的負荷改變不大(dà)。

金相組織分(fēn)析對熱軋态和熱軋熱處理态的 鎳基合金 進行取樣，抛光并使用HCl-FeCl3 溶液侵蝕，金相組織。由圖可見，熱處理後的高溫合金晶粒已完全回複再結晶。不熱處理的高溫合金也發生(shēng)了部分(fēn)回複。

鎳基合金哈氏合金熱軋闆工(gōng)藝-1.png

鎳基合金 哈氏合金在熱軋過程中(zhōng)，發生(shēng)動态的晶粒回複和動态再結晶，使得熱軋變形過程中(zhōng)産生(shēng)的加工(gōng)硬化被不斷釋放(fàng)。

在熱軋完成後，由于鋼卷依舊(jiù)帶有較高的溫度并在高溫狀态下(xià)持續一(yī)定時間，這個狀态下(xià)材料發生(shēng)晶粒回複和再結晶，拉長的晶粒形核變成等軸晶，消除晶粒拉長形成的顯微組織和殘餘應力，可以消除一(yī)部分(fēn)的加工(gōng)硬化。帶鋼在熱軋空冷後，出現與熱處理處理後類似的特性。

鎳基合金哈氏合金熱軋闆工(gōng)藝-2.png

綜合力學性能、加工(gōng)硬化情況和金相組織，認爲目前現場的 鎳基合金 哈氏合金高溫合金，可以嘗試不經熱處理直接冷軋。

冷軋試驗對未熱處理的 鎳基合金 高溫合金進行冷軋，冷軋機采用輥系多、剛性大(dà)的二十輥森(sēn)基米爾軋機，鍛造過程中(zhōng)通過調整支撐輥的凸度以及一(yī)中(zhōng)間輥的軸向控制闆形， 投用 ACG 系統控制材料厚度，同時适當增加鍛造潤滑油的流量，以提高材料在鍛造過程中(zhōng)的冷卻效果。

鍛造****道次時，投用6500 kN 壓力，比普通熱處理料的壓力高 300 kN，但變形率比普通熱處理料低 2%，後續的道次，鍛造壓力均比普通熱處理料高，但變形率偏低，同樣的鍛造總變形率，在鍛造力不大(dà)幅提高的條件下(xià)，不熱處理直接鍛造的卷比熱處理卷多一(yī)個鍛造道次，說明熱軋未熱處理料的變形抗力較大(dà)。

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後續對冷軋後的兩種材料進行固溶熱處理，熱處理溫度在 1 050~1 150 ℃之間進行。固溶熱處理的目的是将析出的碳化物(wù)重新溶入奧氏體(tǐ)中(zhōng)，同時将冷軋後的條帶組織回複再結晶。

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對冷軋+固溶熱處理的材料進行力學性能檢測原料爲熱軋态和熱軋熱處理态的冷軋成品延伸率、屈服強度、抗拉強度均達到标準，但熱軋态的延伸率略低，強度略高。

對冷軋+固溶熱處理後材料熱軋态與熱軋熱處理态的材料經過冷軋固溶處理後，冷軋時被拉長的纖維組織重新形核，發生(shēng)再結晶，晶粒均已完全恢複，但熱軋未熱處理材料的晶粒更細。

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兩種工(gōng)藝中(zhōng)析出物(wù)的固溶、析出過程相同，但熱軋不熱處理狀态下(xià)直接冷軋時，熱軋态的等軸晶變爲長方形纖維組織，同時一(yī)部分(fēn)的變形功以殘餘應力和點陣畸變的形式被保留下(xià)來，形成再結晶驅動力， 所以熱軋未熱處理的鋼卷經冷軋後更容易進行固溶熱處理；而熱軋熱處理的鋼卷，晶粒會在固溶熱處理時進一(yī)步長大(dà)。所以熱軋未熱處理的材料在冷軋後固溶熱處理更容易發生(shēng)，二是熱處理後晶粒更細化。

1）鎳基合金 熱軋未熱處理鋼卷可以直接進行冷軋，但鍛造抗力比熱處理态材料要大(dà)。

2）鎳基合金 熱軋未熱處理鋼卷冷軋後進行固溶熱處理，晶粒可完全恢複，且晶粒較細。

鋼與使用鉻廢鋼爐次在入爐條件相當時，矽耗和石灰消耗基本相當，可達到替代作用。

3） 紅泥球。AOD 爐使用紅泥球與在電(diàn)爐使用本質上是一(yī)樣的，都是利用生(shēng)鐵、鉻鐵中(zhōng)的 Si 元素還原其中(zhōng)的 Fe、Cr、Ni 有價值的金屬。目前 AOD 小(xiǎo)批量試驗測算的效益爲 1 000 元/t，若能優化入爐條件，在冶煉過程溫度富餘的情況下(xià)增加使用量，效益将進一(yī)步擴大(dà)。

4） 高鎳鋼。AOD 爐使用高鎳鋼試驗結果和理論計算對矽耗和石灰消耗都有一(yī)定的影響，每爐使用 3 t 高鎳鋼時，影響矽耗升高 0.2 kg/t，石灰消耗升高1.0 kg/t，合計影響成本 377 元/爐，折算廢鋼和渣鋼的差價，效益較好。

5） 高鉻鋼。可完全替代鉻廢鋼使用，對指标影響不明顯，效益顯著。