冷平整对纯镍带材力学性能和显微组织的影响

牛蓉蓉，刘 娜，李晓军，陈媛媛，魏 幸

（宝鸡钛业股份有限公司，陕西 宝鸡 721014）

1 前言

纯镍带材由于其优异的耐蚀性能、良好的力学性能，高的耐热性及特殊的电、磁和热膨胀性能，而被广泛应用于化工、电子、电动自行车、仪器仪表等行业。目前，随着国内有色行业带式生产设备、工艺日趋完善化、稳定化，高品质镍带的供应也逐渐打破长期依赖进口的局面。在实际工业化生产中，镍带材经过成品退火后，为了获得平直的板形和较高的抗拉、屈服强度，需对退火后的纯镍带材进行小变形量冷平整，本文旨在研究退火态纯镍带卷经过不同变形量的冷平加工，其力学性能和组织的变化趋势。

文章采用四种不同变形量对退火态纯镍带材进行冷平整，之后取样测试其力学性能及显微组织，为纯镍带材生产加工提供数据参考。

2 实验

2.1 实验方案

试验采用一个规格为1.0mm×300mm×20m的退火态纯镍卷材，带材经过真空卷式退火，表面光亮无污染。直接利用20辊冷轧机进行变形量分别为3%、6%、9%和12%冷平整之后，进行取样测试带材性能。

2.2 试样制备

试样制备为拉伸试样，按每个变形量冷平之后分别取横、纵向拉伸试样各3个，横向金相各1个。分别进行拉伸性能（标距为d0=12.5mm）、表面维氏硬度测试和显微组织观察。

2.3 测试方法

将拉伸试样加工成标准试样，在CMT5105电子万能试验机上测试室温拉伸性能，试验方法ASTM E8/E8M-2013a，实验结果取三个试样的平均值。使用Axiovert200mat光学显微镜进行显微组织观察并拍摄照片，试验方法GB/T6394-2002。

3 结果与讨论

3.1 冷平整变形量对纯镍带材性能的影响

3.1.1 对强度的影响

图1为退火态纯镍带材在通过不同变形量冷平整后横向（T）和纵向（L）的室温力学性能。由图1可见，抗拉强度随着冷平整变形量的增加变化不明显，横向比纵向略高20MPa。屈服强度随着冷平整变形量的增加而显著提高，冷平整量12%时达到峰值370MPa，提高了近三倍，且纵横向差异不大；伸长率随着冷平整变形量的增加呈逐渐降低的趋势。

图1 纯镍带材经过冷平整后的力学性能

图2 纯镍带材经过冷平整后的表面硬度

图3 纯镍带材经过冷平整后的显微组织

3.1.2 对硬度的影响

图2是经过不同变形量冷平整后镍带表面硬度值变化曲线。随着冷平整量的增加，维氏硬度呈现出递增趋势。变形量从3%增加到12%，维氏硬度从102提高到163，提高了60%。

3.2 冷平整对纯镍带材显微组织的影响

图3为退火态纯镍带材经过四种不同的变形量冷平整后的横向（T向）显微组织。由图（a）～（d）可以看出，完全再结晶退火后的镍带经过20辊冷轧机平整后，晶粒发生了再结晶，具有多边形的晶界。由于冷平整变形量小，（a）、（b）和（c）三图中晶粒都未破碎，有完整的多边形晶界，随着冷平整变形量的增加，图（d）中少量晶粒开始发生破碎、拉长，呈现出纤维化趋势。这种显微组织也能很好的解释该变形量下抗拉、屈服强度最高，伸长率最低的现象。

4 结论

（1）纯镍带材冷平整后，随着平整变形量的增加，抗拉强度呈递增趋势，屈服强度随着冷平整变形量的增加而显著提高，冷平整变形量12%时达到峰值370MPa，纵横向差异不大；伸长率随着冷平整变形量的增加逐渐降低。

（2）经过不同变形量冷平整后，维氏硬度明显提高，在变形量达到12%时，镍带表面维氏硬度可达163。

（3）退火态的纯镍带材经过冷平整后，显微组织基本都是多边形的完整晶粒，只有变形量为12%时，少量晶粒有被破碎、拉长的趋势。