提高純鎳帶材強(qiáng)度的方法研究

嚴(yán)平 容耀 楊娟麗 牛蓉蓉 王文君 龐洪

摘 要：鎳帶材經(jīng)完全再結(jié)晶熱處理后，表現(xiàn)為強(qiáng)度低，運(yùn)輸制作過程中易變形，成為深加工一大難題。為了解決此問題，文章首先通過成分調(diào)整，研究成分差異對純鎳帶強(qiáng)度的影響，得出結(jié)論：通過調(diào)整主體成分對鎳帶強(qiáng)度的提高作用甚微。最終采取機(jī)械強(qiáng)化方法，可使純鎳帶材強(qiáng)度得到明顯提高。希望通過本課題的研究，開拓純鎳帶在工業(yè)制作方面的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：純鎳帶；主體成分；機(jī)械強(qiáng)化；強(qiáng)度

中圖分類號：TG135 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0127-03

Abstract： After the complete recrystallization heat treatment of nickel strip， its strength is low， and it is easy to deform in the process of transportation and manufacture， so it becomes a difficult problem in deep processing. In order to solve this problem， the influence of composition difference on the strength of pure nickel belt is studied by adjusting the composition， and it is concluded that the main component has little effect on the improvement of the strength of nickel belt by adjusting the main component. Finally， the strength of pure nickel strip can be improved obviously by mechanical strengthening method. It is hoped that the application of pure nickel belt in industrial production will be developed through the research of this subject.

Keywords： pure nickel belt； main component； mechanical strengthening； strength

1 概述

隨著國內(nèi)帶材生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)能力的完善，寬幅純鎳帶的生產(chǎn)逐漸打破了長期依賴進(jìn)口的局面，完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。目前寶鈦集團(tuán)生產(chǎn)的寬幅鎳帶產(chǎn)品，自開發(fā)成功以來，已批量應(yīng)用于化工行業(yè)，目前年供貨量已達(dá)到50t以上，通過鎳帶應(yīng)用的逐步推廣，年供貨能力可達(dá)到500t。

除化工應(yīng)用外，純鎳帶還應(yīng)用于電池行業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)、手提電腦、手機(jī)、無繩電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)助力車、儀器儀表、電訊、電真空、特種燈泡等。

為滿足行業(yè)應(yīng)用，針對大部分產(chǎn)品，要求完全再結(jié)晶熱處理后使用，由于材質(zhì)特性，該產(chǎn)品的再結(jié)晶溫度點(diǎn)非常敏感[1，2]，再結(jié)晶溫度之前，還處于冷硬態(tài)纖維狀組織，再結(jié)晶溫度點(diǎn)之后，強(qiáng)度迅速下降，塑形提升，表現(xiàn)為再結(jié)晶等軸狀組織。這對于需要再結(jié)晶處理后進(jìn)行機(jī)加工的產(chǎn)品，無疑提出挑戰(zhàn)，如何既保證完全再結(jié)晶熱處理，同時(shí)還要保證足夠的強(qiáng)度以適應(yīng)后續(xù)加工。首先考慮改善成分，從源頭進(jìn)行調(diào)整，便成為本文研究的出發(fā)點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)材料

2.1 首先選取同一使用商提供的進(jìn)口1.0mm純鎳帶材，對比寶鈦和進(jìn)口純鎳帶主體化學(xué)成分（圖1）、力學(xué)性能（圖2）。

通過圖1化學(xué)成分的對比，寶鈦純鎳帶與進(jìn)口純鎳帶，相同牌號，主體化學(xué)成分差異極大，進(jìn)口純鎳帶主體化學(xué)成分整體偏高，Mn%含量是寶鈦純鎳帶的110倍，F(xiàn)e%含量是寶鈦純鎳帶的10倍，Si%含量是寶鈦純鎳帶的13倍。這樣的成分差異，必然導(dǎo)致性能指標(biāo)的極大差異。

再經(jīng)過圖2對力學(xué)性能的對比分析，進(jìn)口純鎳帶抗拉強(qiáng)度是寶鈦純鎳帶的1.2倍，屈服強(qiáng)度是寶鈦純鎳帶的2.1倍，延伸率接近一致。

通過對比發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口純鎳帶由于其成分較高，在保持與寶鈦純鎳帶相近的延伸率情況下，強(qiáng)度提高，在保證成形的情況下，有利于搬運(yùn)加工。

2.2 通過4組爐號成分調(diào)整，檢測完全再結(jié)晶熱處理后，對純鎳帶力學(xué)性能的影響

主體化學(xué)成分對比見表1：

上述4組爐號的純鎳錠，經(jīng)過同樣的鍛造、軋制工藝，均生產(chǎn)至1.0mm，進(jìn)行650℃/1h再結(jié)晶熱處理試驗(yàn)，測試其橫向力學(xué)性能，結(jié)果見表2，取平均值作圖3。

從圖3可以看出，純鎳帶經(jīng)650℃/1h熱處理后，抗拉強(qiáng)度平均值趨于平穩(wěn)，平均值在374～393MPa范圍內(nèi)，差值為19MPa；爐號A、B屈服強(qiáng)度平均值相當(dāng)，爐號C、D屈服強(qiáng)度平均值相當(dāng)。爐號A、B屈服強(qiáng)度平均值比爐號C、D屈服強(qiáng)度平均值高28MPa。延伸率在42～48%范圍內(nèi)。

對照表1和圖3可以看出，調(diào)整不同的Mn和Fe含量后，力學(xué)性能變化不大。因此可以得出，通過調(diào)整主體成分改善純鎳帶力學(xué)性能的手段是有限的，還需要進(jìn)一步研究其他強(qiáng)化手段。

2.3 采取機(jī)械強(qiáng)化手段，選取爐號A成品，進(jìn)行純鎳帶材強(qiáng)度方法研究

2.3.1 冷軋平整[3]

650℃/1h退火后鎳帶卷已發(fā)生完全再結(jié)晶，經(jīng)過3%、6%、9%冷軋變形量平整后，屈服強(qiáng)度明顯提高，但當(dāng)變形量達(dá)到9%時(shí)，縱橫向組織開始趨于纖維狀（表3），不利于成形。因此，通過冷軋平整手段提高純鎳帶卷強(qiáng)度，是可行的，但變形量需要控制在9%以內(nèi)。

2.3.2 機(jī)械矯直

根據(jù)2.3.1思路，冷軋平整后純鎳帶卷屈服強(qiáng)度提高明顯，但操作控制難度大，而且需要增加后續(xù)處理工藝，表面質(zhì)量降級。因此希望通過簡易機(jī)械矯直的手段也達(dá)到同樣的效果（表4）。

通過表4試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：簡便易于操作的機(jī)械矯直，同樣可以達(dá)到冷軋平整對帶材強(qiáng)度提升的同等效果。這樣的處理方式，更便于后期操作控制，可根據(jù)產(chǎn)品不同的使用用途，選擇不同的矯直次數(shù)，達(dá)到需求強(qiáng)度的純鎳帶材。

3 結(jié)束語

（1）通過調(diào)整主體成分研究，鎳帶力學(xué)性能的提高作用甚微。

（2）通過冷軋平整方法研究，提高純鎳帶強(qiáng)度是可行的，變形量需控制在9%以內(nèi)。

（3）通過簡單易行的機(jī)械矯直方法研究，同樣可以達(dá)到冷軋平整對帶材強(qiáng)度提升的同等效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛蓉蓉，楊娟麗，王文君.純鎳帶材卷式退火熱處理制度研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（14）.

[2]楊娟麗，牛蓉蓉，龐洪，鎳帶整卷退火均勻性研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（15）.

[3]李有華，王紅武.冷軋變形量對純鎳板材力學(xué)性能和顯微組織的影響[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（2）.