雙相不銹鋼軋制是將金屬坯料通過一對旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型，使材料截面減小，長度增加的壓力加工方法，這是生產(chǎn)鋼材最常用的生產(chǎn)方式，主要用來生產(chǎn)型材。不僅可以制備出板帶等各種型材，可以破壞鋼錠的鑄造組織，細(xì)化鋼材的晶粒，改善材料內(nèi)部的顯微組織，并消除顯微組織的缺陷，從而使鋼材組織密實，力學(xué)性能得到改善。這種改善主要是晶粒沿軋制方向被拉長，形成變形織構(gòu)，從而使鋼材在一定程度上不再是各向同性體；鑄造時形成的氣泡、裂紋和疏松，也可在高溫和壓力作用下被焊合，提高材料的力學(xué)性能。在鋁熱反應(yīng)中，由于較高的冷卻速率使鑄件內(nèi)部存在微孔洞，如果不能及時予以去除，將導(dǎo)致材料性能降低。而鑄態(tài)2507雙相不銹鋼經(jīng)過進(jìn)一步軋制不僅可以細(xì)化晶粒，還可以消除組織缺陷，使材料更加密實，力學(xué)性能得到改善，為后續(xù)加工提供基礎(chǔ)。

   浙江至德鋼業(yè)有限公司組對微納結(jié)構(gòu)304不銹鋼在1000℃軋制，當(dāng)變形量≤40%軋制后，隨軋制變形量的增加，納米晶奧氏體晶粒尺寸增加，體積分?jǐn)?shù)減少；當(dāng)變形量≥60%軋制后，納米晶奧氏體晶粒和亞微米晶奧氏體晶粒消失，長大成微米晶奧氏體晶粒。隨著軋制變形量的增加，當(dāng)變形量≤80%軋制時，屈服強(qiáng)度幾乎沒有變化，材料的抗拉強(qiáng)度和延伸率都逐漸增加，當(dāng)變形量為90%時，材料的抗拉強(qiáng)度和延伸率都減小。

  依據(jù)課題組前期對2507雙相不銹鋼的退火實驗，在1000℃下退火1.5 小時后微米晶體積分?jǐn)?shù)為43.4%，依然有大量的納米晶，在再結(jié)晶溫度以上軋制時，材料的熱塑性好，且變形抗力小。因此選擇在1000℃下對鑄態(tài)合金進(jìn)行軋制開坯處理，改善合金組織，為下一步軋制做好準(zhǔn)備，為了尋求最佳開坯參數(shù)，分別以40%、60%和80%軋制變形量軋制。并對不同軋制變形量的試樣利用XRD、OM、SEM、EPMA和TEM進(jìn)行組織表征，對拉伸力學(xué)性能和硬度進(jìn)行測試，綜合分析獲得最佳的開坯工藝。

  將鋁熱法制備得到的鑄態(tài)2507雙相不銹鋼用線切割機(jī)切割成100mm×50mm×5mm的長條狀試樣，使用磨床將上下表面打磨光滑，準(zhǔn)備下一步的軋制。圖是二輥熱冷軋機(jī)（鄭州光華機(jī)械總廠生產(chǎn)，主電機(jī)功率：60 KW，最大軋制力：220 KN）的外形圖。首先將準(zhǔn)備好的鑄態(tài)2507雙相不銹鋼放入電阻加熱爐內(nèi)，以8℃/min的速度升溫至1000℃，保溫10 min后在軋機(jī)上軋制，在1000℃保溫10分鐘有助于試樣內(nèi)部鑄造應(yīng)力的釋放，且納米晶也不至于長大過快。軋輥轉(zhuǎn)速為15 r/min，軋制速度為0.4 m/min，每次壓下量為0.15 mm。由于在空氣中軋制材料的溫度下降很快，因此在每道次之間將試樣重新放回電阻爐，保溫5 min，使試樣的軋制溫度保證在1000℃左右。試樣的軋制溫度為1000℃，軋制變形量分別為40%，60%和80%，試樣厚度從5mm分別變至3mm，2mm和1mm，軋制后的試樣在空氣中自然冷卻。

   拉伸性能的測試：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 228.2002金屬材料室溫拉伸試驗的技術(shù)要求，拉伸試樣用線切割機(jī)加工而成，切割方向為軋制方向，拉伸試樣尺寸如圖3.2所示，標(biāo)距是10 mm。實驗在AT10t試驗機(jī)上進(jìn)行，最大載荷為100 KN，拉伸速度為0.2 mm/min。相同軋制參數(shù)下得到的試樣切割三個，在試驗機(jī)上重復(fù)做三次以保證實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測出載荷-位移曲線，換算得到應(yīng)力-應(yīng)變（σ-ε）曲線，每組實驗都取三組數(shù)據(jù)的平均值。

  硬度的測試：將做完XRD的樣品在HBRVU-187.5型布洛維氏光學(xué)硬度計上測定硬度。測試中相關(guān)參數(shù)為：加載載荷是298 N，加載時間是12 s，每個樣品上取5個點(diǎn)，這些點(diǎn)要求在樣品上分散均勻，每次的測試誤差要小于5%，實驗的最終硬度值取5個點(diǎn)的平均值。將所得的實驗數(shù)據(jù)使用origin軟件求其平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，做出曲線圖。

   圖是軋制試樣的宏觀形貌圖，可以看到材料在軋制變形后有明顯的伸長，表面光滑，但在試樣的邊緣有些小的裂紋。圖是微納結(jié)構(gòu)2507雙相不銹鋼在1000℃下不同變形軋制量下的XRD圖譜，軋制后材料依然由鐵素體和奧氏體兩相組成，各峰的峰強(qiáng)基本保持不變，其中鐵素體峰稍有降低。在1000℃下不同變形軋制量后，材料的相組成和鑄態(tài)合金一致。利用XRD數(shù)據(jù)測出半高寬，由謝樂公式可以計算出變形量為40、60和80%的鐵素體晶粒尺寸分別為22、21和25 nm，奧氏體晶粒尺寸分別為67、29和29 nm。軋制變形不改變鋁熱反應(yīng)法制備出來的微納結(jié)構(gòu)2507雙相不銹鋼相組成。圖是微納結(jié)構(gòu)2507雙相不銹鋼在1000℃下不同軋制變形量下的光學(xué)金相組織，可以看出2507雙相不銹鋼主要由亮的灰白色和灰色兩相組成，灰白色為奧氏體，灰黑色為鐵素體，還有少量析出物。當(dāng)試樣在1000℃下60%軋制時，奧氏體體積分?jǐn)?shù)減少，這和XRD結(jié)果中鐵素體（200）峰強(qiáng)度在三個變形量中最強(qiáng)相一致。試樣在1000℃下80%軋制時，觀察到奧氏體相被拉長，奧氏體體積分?jǐn)?shù)有所增加，利用SEM照片進(jìn)行更加精確的統(tǒng)計。

    圖是微納結(jié)構(gòu)2507雙相不銹鋼在1000℃下不同變形軋制量下的EPMA圖譜，從背散射圖中可以看出合金由灰色和白色構(gòu)成，試樣在1000℃下40%和60%軋制時還有少量黑色點(diǎn)狀析出物，與金相照片相吻合。白色相中富含Ni元素和C元素，根據(jù)奧氏體形成元素可知白色相為奧氏體相，灰色相富含鉻元素是鐵素體相。80%變形量軋制后材料有少量的富Cr區(qū)。從元素分布上可知黑色析出物主要是碳化物，Si元素在合金中有少量富集，其他元素分布基本均勻。圖是微納結(jié)構(gòu)2507雙相不銹鋼在1000℃下不同變形軋制量下的SEM組織，圖3.8是微納結(jié)構(gòu)2507雙相不銹鋼在1000℃下不同變形軋制量下的能譜分析圖，表是合金的元素含量。根據(jù)奧氏體相富含Ni元素，鐵素體富含Cr和Mo元素可知，材料的組織由灰白色的條狀奧氏體和鐵素體組成。當(dāng)軋制變形量大于60%時，奧氏體相被拉長，沿著軋制方向平行，使用Image Pro Plus統(tǒng)計10張1000倍的SEM照片，統(tǒng)計奧氏體和鐵素體體積分?jǐn)?shù)，軋制變形量為40、60和80%的奧氏體體積分?jǐn)?shù)分別為48、49和27%，鐵素體體積分?jǐn)?shù)為52、51和73%，隨著軋制變形量的增加，奧氏體體積分?jǐn)?shù)先減少后增加，與鑄態(tài)相比，奧氏體在變形量為80%時體積分?jǐn)?shù)最少，其他條件下奧氏體體積分?jǐn)?shù)和鐵素體體積分?jǐn)?shù)基本一致。