冶金因素對熱軋深沖無間隙原子(IF)鋼板組織性能影響的研究.pdf

1、無間隙原子（IF）鋼作為最新一代沖壓用鋼，具有十分優(yōu)異的深沖性能和非時效性，被廣泛用作汽車板等沖壓件的原料。其傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝需經(jīng)連鑄-熱軋-冷軋-退火等多道工序，工藝比較復雜，成本較高。隨著市場競爭日益激烈，為簡化深沖鋼的生產(chǎn)工藝、降低成本，通過熱軋生產(chǎn)深沖板引起冶金企業(yè)和鋼板用戶的普遍關(guān)注。近年來研究發(fā)現(xiàn)，IF鋼在鐵素體區(qū)熱軋時的主要織構(gòu)是{111}織構(gòu)，這使通過熱軋生產(chǎn)深沖板的設(shè)想在IF鋼上成為可能。熱軋IF鋼生產(chǎn)周期短、成本低，具有

2、明顯的技術(shù)先進性和顯著的經(jīng)濟效益，因此開展熱軋IF鋼的開發(fā)研制工作具有重要的理論意義和實用價值。 本文以鐵素體區(qū)熱軋IF鋼為對象，利用電子背散射衍射（EBSD）、X射線衍射（XRD）、光學顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、電子探針（EPMA）、透射電鏡（TEM）以及拉伸試驗等測試方法，深入系統(tǒng)地研究了冶金因素對熱軋IF鋼組織、織構(gòu)和深沖性能的影響。 研究了化學成分對熱軋IF鋼組織性能的影響。結(jié)果表明：固溶C、N嚴重損害

3、熱軋IF鋼的深沖性能。未加Ti處理的ULC鋼中由于固溶C、N的存在，熱軋退火后不具有深沖性能；而Ti處理的IF鋼中，Ti與C、N間隙原子化合形成TiN、TiS、Ti4C2S2、TiC析出物將其從基體清除，熱軋退火后獲得良好深沖性能。兩者深沖性能的顯著差異主要歸因于熱軋組織中晶內(nèi)剪切帶含量的不同，而兩者剪切帶行為的差異則是熱軋過程中固溶C、N與位錯運動交互作用的結(jié)果。P可顯著提高熱軋IF鋼的強度，但同時也導致其深沖性能降低。P的加入使Ti

4、-IF鋼的析出行為改變，在熱軋和退火時沿晶界析出大量、細小FeTiP新相，熱軋Ti+P-IF鋼中P以置換固溶P原子和化合態(tài)FeTiP粒子兩種形式存在。P原子的固溶強化作用是強度提高的主要因素；而退火時FeTiP粒子對有利織構(gòu)發(fā)展的抑制則是深沖性能降低的主要原因。 通過對不同鐵素體區(qū)軋制溫度和壓下率下熱軋Ti-IF鋼組織、織構(gòu)和性能的研究發(fā)現(xiàn)，鐵素體區(qū)軋制溫度和壓下率對熱軋Ti-IF鋼的屈服強度、抗拉強度、總延伸率和n值影響較小，

5、但對r值影響較大。隨鐵素體區(qū)軋制溫度的降低和壓下率的增加，r值顯著增加。軋制溫度的降低使{111}<112>及{554}<225>取向晶粒的形變儲能增加，有利于其退火過程中優(yōu)先形核長大，退火后形成了更強的{111}<112>及{554}<225>織構(gòu)和更弱的{001}<110>～{223}<110>織構(gòu)，是r值增加的內(nèi)在原因。相同熱軋溫度下，鐵素體區(qū)壓下率的增加使熱軋組織中有利織構(gòu)組分強度增加，退火后有利織構(gòu)進一步增強從而r值提高。

6、 研究了不同潤滑條件下熱軋IF鋼的組織性能后發(fā)現(xiàn)，潤滑條件對熱軋IF鋼的深沖性能有重要影響。未潤滑熱軋使Ti-IF鋼的r值顯著降低。未潤滑熱軋使板厚方向產(chǎn)生嚴重的不均勻變形，鋼板表層由于剪切變形產(chǎn)生大量{110}等軸細晶粒并在退火后發(fā)生晶粒長大使{110}取向晶粒減少最終形成漫散織構(gòu)狀態(tài)，而中心層退火后形成少量{111}再結(jié)晶晶粒，表層和中心層晶粒取向差接近隨機分布。這種板厚方向上織構(gòu)的不均勻分布是r值大幅降低的本質(zhì)原因。潤滑熱軋使

7、板厚方向變形均勻，表層和中心層均形成長纖維狀的{001}、{112}和{111}變形晶粒，退火后形成大量{111}再結(jié)晶晶粒，晶粒取向差偏離隨機分布且小角度晶界含量較未潤滑條件下高。因此，熱軋IF鋼為獲得優(yōu)異的深沖性能，良好的潤滑條件是必須的。 通過對熱軋IF鋼罩式退火再結(jié)晶規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，在恒時3小時條件下，熱軋Ti-IF鋼在650℃退火時可發(fā)生完全再結(jié)晶；在恒溫750℃條件下，保溫1分鐘后即可保證完全再結(jié)晶。退火溫度對熱軋T

8、i-IF鋼的再結(jié)晶過程有顯著影響，而保溫時間的影響則取決于退火溫度的高低。在較低溫度退火時，保溫時間的延長對熱軋Ti-IF鋼充分再結(jié)晶的進行至關(guān)重要。熱軋Ti-IF鋼經(jīng)濟合理的罩式退火工藝為：退火溫度750℃，保溫時間3小時。 采用ODF分析和EBSD技術(shù)對熱軋Ti-IF鋼退火過程中的織構(gòu)演變進行了深入研究，結(jié)果表明Ti-IF鋼鐵素體區(qū)熱軋后形成較強的α-<110>//RD纖維織構(gòu)和較弱的γ-<111>//ND纖維織構(gòu)。變形組織

9、中主要取向變形晶粒的形變儲能按{001}<110>、{112}<110>、{111}<110>和{111}<112>的次序逐漸增加。再結(jié)晶初期，{111}變形晶粒的形變儲能高，將優(yōu)先形成{111}取向的晶核，織構(gòu)轉(zhuǎn)變發(fā)生在γ纖維織構(gòu)內(nèi)部，即{111}再結(jié)晶織構(gòu)在形變的{111}晶粒中形成和發(fā)展；再結(jié)晶后期，變形組織中α取向晶粒被大量消耗，α纖維織構(gòu)強度顯著減弱，其中形變儲能最低的{001}<110>組分最后被消耗，同時再結(jié)晶組織中的γ纖