316L不锈钢激光瞬时退火软化工艺研究

【作者】 王梁； 蒋可静； 张群莉； 胡勇； 姚建华；

【机构】 浙江工业大学机械工程学院激光先进制造研究院；

【摘要】 冲压成型以其独特的优势被广泛应用于航空航天,汽车等工业领域中。然而,冲压过程中金属会发生明显的加工硬化,使材料的塑性和韧性急剧下降,在变形过程中或变形一段时间后容易发生开裂现象,严重影响零件的服役安全和服役寿命。因此,冲压工艺要求在工序间进行软化退火,才能进行下一道加工。目前,常用的退火工艺包括整体退火、火焰加热退火和感应加热退火等。尽管通过退火可以实现软化的目的,但退火后的工件往往具有能耗高、工件易变形、退火软化稳定性较差等缺点。提出以矩形光斑的温控模式激光为热源,对工件进行选区瞬时退火,达到局部软化的目的。通过金相显微分析、显微硬度分析、力学拉伸及断口分析,分别评价激光瞬时退火软化后试样显微组织、显微硬度、抗拉强度、断后伸长率和断口形貌。金相组织显示,不同工艺条件下晶粒大致呈现变形晶粒、再结晶晶粒、细小晶粒和较大等轴晶4种状态。由显微硬度可知,固溶态母材硬度为173HV0.2,加工硬化后达到341HV0.2。当激光温控温度为1400℃,扫描速度分别为5、10、15mm/s时,软化处理后硬度分别为164HV0.2、173HV0.2、257HV0.2。而扫描速度一定时,激光温控温度越高,软化处理后硬度越低。对试样做室温拉伸试验发现,激光瞬时退火后强度降低,塑性提高。当温控温度为1400℃,扫描速度为5mm/s时,抗拉强度由加工硬化后的911 MPa下降到591 MPa,接近固溶态母材的570 MPa,断后伸长率由18.2%恢复到54.7%,达到固溶态母材的95.5%。激光瞬时退火软化可有效降低加工硬化后的材料强度,提高材料塑性,使其恢复大变形能力。其软化程度随激光温控温度的降低、激光扫描速度的提高而降低,在较优工艺参数下,激光瞬时软化后性能甚至优于母材性能。更多还原