304L不銹鋼鍛件可以通過4種不同類型的鍛造設備(液壓機、機械壓力機、螺旋壓機和高能高速鍛造機(HERF))鍛造而成。在變形過程中,上述各種機器都具有不同的額定應變速率。在鍛造過程中,不斷變化著的互相有關聯的變量,諸如應變、應變速率、應變分布、溫度、冷卻速率等會影響到鍛件的顯微組織。有專家指出,變形溫度在鍛造過程中非常重要,當變形溫度高于所變形金屬的再結晶溫度時,應變速率是重要的加工參數;當變形溫度低于所變形金屬的再結晶溫度時,應變則成了第一重要的參數。在熱加工和冷加工之間存在一個成型溫度的過渡區,在這個過渡區內,應變、應變速率以及變形溫度相互作用,影響金屬的顯微組織和力學性能。這個中間的溫度區域通常被稱作“溫加工區”。最終的鍛件要在816℃、843℃和871℃的溫度下進行溫加工(即低的熱加工)。
試驗用的材料是經過氬氧脫碳(AOD)的304L不銹鋼,經過真空電弧重熔(VAR)、澆注成鍛件,并在1232℃下經過均質處理。將鍛件熱軋+在954℃下固溶退火達4.5×103s(1.25h)+水淬+冷精整+剝皮。材料的化學成分見下表:
在鍛造設備上經過三個變形階段(二次擠壓和一次最終的頂鍛)獲得最終的鍛件形狀,在每一次變形之后都要在10秒內對材料進行水淬以防止靜態再結晶。在第二次擠壓之后、獲得最終鍛件之前按對材料退火及不退火兩條工藝路線進行處理,在擠壓或鍛造之前都要將材料預熱至220+/-100℃。結果表明,較低的應變速率生產出的部件強度較低、延性較高,但是這種較低應變速率的工藝對變形溫度變化比較敏感,并會使部件內部的性能變化較大。像HERF這種應變速率最高的工藝則會由于內部加熱而使屈服強度有所下降。較低的加工溫度會提高強度、降低延性并使部件內部的性能變化較少。在最終鍛造之前的熱處理雖然會降低強度、但會使延性略有增加,并使部件內部的性能變化較少。