Development of texture and microstructure during cold-rolling and annealing of F.C.C. alloys: Example of an austenitic stainless steel

The 316 L austenitic stainless steel is used as an example of f.c.c. alloys for investigating and reviewing the main aspects of cold-rolling deformation and of subsequent annealing in this class of materials. Quantitative texture measurements (neutron diffraction and ODF analysis) and microstructural observations (analytical TEM/STEM and HVEM) permitted first to establish a good correlation between deformation textures and microstructures from 40 to 90% reduction. A particular emphasis is laid on strain inhomogeneities (mechanical twinning and shear banding). Then, the recrystallization mechanisms were identified (in particular through in situ annealing in HVEM) and permitted to explain the formation of annealing textures. An original situation is exhibited in 316 L steel, in that the main brass-type components of the rolling texture are retained, despite classical discontinuous recrystallization and grain growth. Possible solid solution effects (Mo) are invoked to explain this behaviour. The different processes of deformation, recrystallization, grain growth and second phase precipitation are discussed on the light of the current literature. On utilise l'acier inoxydable austénitique 316 L comme exemple d'alliage c.f.c. pour étudier et passer en revue les principaux aspects de la déformation par laminage à froid et du comportement lors de recuits de ce type de matériaux. A l'aide de la détermination quantitative des textures (diffraction neutronique, FDO) et d'observations microstructurales (MET/MEBT analytique, MEHT) on a d'abord établi une bonne corrélation entre texture et microstructure de déformation entre 40 et 90% de réduction. L'accent a été mis sur les hétérogénéités de déformation (maclage mécanique et bandes de cisaillement). Ensuite, les mécanismes de recristallisation ont été identifiés (en particulier par recuits in situ en MEHT) et ont permis d'expliquer la formation des textures de recuit. L'acier 316 L présente un comportement original: rétention complète des composantes principales de la texture de laminage, de type “laiton”, malgré une recristallisation discontinue et une croissance de grain classiques. Pour expliquer ce comportement, on invoque un effet probable de solution solide (Mo). Les différents processus de déformation, recristallisation, croissance et précipitation de secondes phases sont discutés à la lumière des résultats de la littérature. Am Beispiel des rostfreien Stahles 316 L werden die wesentlichen Aspekte der Verformung beim Kaltwalzen und der nachfolgenden Wärmebehandlung für diese Klasse der k.f.z. Legierungen untersucht und zusammengestellt. Quantitative Texturmessungen (Neutronenbeugung und ODF-Analyse) und Beobachtungen der MikroStruktur (analytisches TEM/STEM und HVEM) ergeben einen guten Zusammenhang zwischen Verformungstextur und MikroStruktur für Reduktion zwischen 40 und 90%. Besonderes Gewicht wird auf Dehnungsinhomogenitäten (Bildung von Verformungszwillingen und Scherbändern) gelegt. Danach werden die Rekristallisationsmechanismen identifiziert (insbesondere mit in-situ-Glühen im HVEM); mit diesen läβt sich die Entstehung der Glühtexturen erklären. Typisch für den Stahl 316 L ist, daβ die wesentlichen Messing-artigen Komponenten der Walztextur erhalten bleiben, trotz klassischer diskontinuierlicher Rekristallisation und Kornvergröβerung. Mögliche Mischkristalleffeke (Mo) werden zur Erklärung dieses Verhaltens herangezogen. Die verschiedenen Prozesse der Verformung, der Rekristallisation, des Kornwachstums und der Ausscheidung einer zweiten Phase werden anhand der gegenwärtigen Literatur diskutiert.