退火溫度對(duì)連鑄連軋低碳鋼板性能和織構(gòu)的影響

1、材料熱處理技術(shù) Material &Heat Treatment 2008年 6月薄板坯連鑄連軋 (CSP 是生產(chǎn)薄板鋼材的一 項(xiàng)短流程新工藝 , 2006年上半年我國(guó)薄板坯連鑄 連軋生產(chǎn)線達(dá) 13條 , 年產(chǎn)達(dá)到 3500萬(wàn) t 1。 但由 于 CSP 生產(chǎn)線與傳統(tǒng)熱連軋生產(chǎn)線在熱歷史及 第二相粒子析出等方面有顯著差異 2, 導(dǎo) 致兩者 在生產(chǎn)相同規(guī)格、 相同牌號(hào)的產(chǎn)品時(shí) , 在性能及微 觀組織等方面存在著差別。 隨著國(guó)內(nèi) CSP 熱軋帶 鋼供冷軋?jiān)系膹S家及需求的增加 , 對(duì)此方面的 研究尤顯重要。研究表明 , 要獲得綜合性能優(yōu)良的深沖鋼 , 需 要從成分控制及熱軋、冷軋和退火工藝

2、等方面入 手 , 采取適當(dāng)?shù)墓に嚶肪€ , 最終得到強(qiáng)的再結(jié)晶織 構(gòu)及較粗大的鐵素體晶粒。其中冷軋退火工藝是 生產(chǎn)超深沖冷軋板的關(guān)鍵因素。多年來(lái) , 人們?cè)?退火對(duì)傳統(tǒng)軋制為基料的冷軋板的組織、 性能和 織構(gòu)方面的 影響已作了 大量的研究 工作 , 但對(duì) CSP 短流程為基料生產(chǎn)的冷軋板退火方面的研究 較少。 本文以 CSP 短流程為基料生產(chǎn)的冷軋板為 實(shí)驗(yàn)材料 , 研究了罩式退火溫度對(duì) SPCC 板的組 織性能的影響和織構(gòu)的變化規(guī)律 , 對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有 理論指導(dǎo)和參考意義。1實(shí)驗(yàn)材料與方法1.1實(shí)驗(yàn)材料實(shí) 驗(yàn) 材 料 為 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 CSP 供 料 的 SPCC 冷軋板 , 厚度為 1.

3、0mm , 熱軋生產(chǎn)的開軋溫度為 1020 , 終軋溫度為 890 , 卷取溫度為 550 , 冷軋壓下率為 71%。化學(xué)成分如表 1所示。1.2實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)在 SX2-4-10型箱式電阻爐 (配有數(shù)控系 統(tǒng) , 精度在 ±2 , 額定溫度 1000 中進(jìn)行。取冷退火溫度對(duì)連鑄連軋低碳鋼板性能和織構(gòu)的影響洪繼要 , 劉雅政 , 劉興全 , 武 磊(北京科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 , 北京 100083摘 要 :在實(shí)驗(yàn)室條件下 , 模擬了 CSP 熱軋帶鋼供冷軋?jiān)系?SPCC 級(jí)低碳鋼板的罩式爐退火過(guò)程 , 通過(guò)觀 察顯微組織、 力學(xué)性能測(cè)試和利用三維取向分析術(shù) (ODF , 研究

4、了退火溫度對(duì)顯微組織、 力學(xué)性能、 織構(gòu)的影響。 結(jié) 果表明 , 隨退火溫度的升高 , A 50、 r m 、 r 值都逐漸升高 , r m 達(dá)到 1.82; 退火后鐵素體晶粒變得粗大 , 變形織構(gòu) 112 <110>變?nèi)?, 表明提高溫度可以消除變形織構(gòu) , 有利織構(gòu) 111<110>增強(qiáng) , 001<110>變?nèi)?, 共同造成 r m 升高。 關(guān)鍵詞 :退火溫度 ; 冷軋鋼板 ; 力學(xué)性能 ; 織構(gòu)中圖分類號(hào) :TG113文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文章編號(hào) :1001-3814(200812-0044-03Effects of Annealing Tempera

5、ture on Microstructure and Texture of Cold Rolled Sheet Produced by CSP ProcessHONG Jiyao , LIU Yazheng , LIU Xingquan , WU Lei(Department of Material Science and Engineering, Beijing University of Science &Technology, Beijing 100083, China Abstract :Under the laboratory condition, the annealing

6、 process of SPCC grade cold rolled sheet produced by CSP process was simulated , the effects of annealing temperature on microstructure, mechanical properties and texture of the cold rolled sheet were studied by observing microstructure, testing molding performance and analyzing texture. Experimenta

7、l results show that, as the annealing temperature increasing, the merits of A 50、 r m and r increase gradually, r m =1.82. And increasing annealing temperature can eliminate the deformation texture 112<110>. 111 <110>texture increases and 001<110>texture decreases with the increase

8、 of the annealing temperature, which leads to r m rising.Key words :annealing temperature; cold-rolled steel sheet; mechanical properties; texture收稿日期 :2007-12-24作 者 簡(jiǎn) 介 :洪 繼 要 (1982-, 男 , 福 建 廈 門 人 , 碩 士 研 究 生 , 主 要 從 事 CSP 供冷軋?jiān)系纳顩_板的罩式退火工藝研究 ; 電話 E-mail:lyzh表 1實(shí)驗(yàn)鋼的化學(xué)成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) ,% Tab.1

9、Chemical composition of experimental steel(wt,% C Si Mn P S Alt Als 0.0430.0210.150.0120.0040.0260.02244Hot Working Technology 2008, Vol.37, No.6 熱加工工藝 2008年第 37卷第 12期材料熱處理技術(shù)Material &Heat Treatment 下半月出版軋板試樣裝入爐中 , 退火程序設(shè)定后由系統(tǒng)自動(dòng) 控制。 實(shí)驗(yàn)室 模擬罩式 退 火 的 工 藝 曲 線 如 圖 1所示。力 學(xué) 性 能 和 基 本 成 形 性 能 檢 測(cè) 在 MTS81

10、0材 料 試 驗(yàn) 機(jī) 上 進(jìn) 行 , 分 別 執(zhí) 行 GB/T 228-2002、GB/T 5027-1999和 GB/T5028-1999標(biāo)準(zhǔn)。退火板金相 組織觀察面 為 平 行 于 軋 向 的 側(cè) 面 , 經(jīng)預(yù)磨、 拋光后用 4%硝酸酒精溶液浸蝕?？棙?gòu)測(cè)試試樣取自退火板 , 用線切割加工 , 尺 寸為 24mm ×14mm , 長(zhǎng)邊平行于軋向。統(tǒng)一測(cè)試 距表面 1/4厚的織構(gòu)。織構(gòu)測(cè)試在德國(guó) SIMENSD5000X 射線衍射儀上采用反射法測(cè) 200、 211和 110不完整極圖 , 再由計(jì)算機(jī)采集的極圖數(shù)據(jù)計(jì) 算出 ODF 值 , 沿 ! 2方向截取繪制 ODF 截面圖 , 并

11、 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)用 origin 軟件繪制 和 取向線。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析2.1力學(xué)性能隨退火溫度的變化表征深沖板基本成型性能的兩個(gè)最重要參數(shù)分別是加工硬化指數(shù) (n 值 和塑性應(yīng)變比 (r 值 , 為獲得較大的 r m 值和較小的 r 值 , 通常希望鋼 板中具有強(qiáng)的 111織構(gòu) 3。本實(shí)驗(yàn)采用 不同退火溫 度 得 到 力 學(xué) 性 能 如 表 2所示。可看出 , 隨退火溫度的提高 , n 、 r 0、 r 45、 r 90、r m 值及 A 50都是單調(diào)遞增的 , 且除了 r 45值外 , 退火溫度越高其他各值的增幅越小 ; 溫度提高 , r m 值隨 之增大 , 對(duì)應(yīng)得到的成型性能越好。但是

12、, 退火溫度 升高 , 其 r 也變大 , 特別是 680 退火時(shí)其 r 達(dá)到0.72, r 升高說(shuō)明沖壓加工時(shí)發(fā)生制耳缺陷的傾向增強(qiáng) , 因此 , 退火溫度應(yīng)該控制在 700 左右。2.2金相組織隨退火溫度的變化圖 2為不同溫度退火后的金相顯微組織?？?看出 , 退火后的金相組織由鐵素體和游離滲碳體表 2不同退火溫度對(duì)應(yīng)的力學(xué)性能Tab. 2Mechanical properties at differentannealing temperature退火溫度 /n r 0r 45r 90r m r A 50(/% 6600.2761.581.181.821.430.4637.226800.2

13、821.921.322.161.680.7241.467000.2941.981.542.241.820.5741.75圖 2不同退火溫度的顯微組織Fig.2Microstructure at different annealing temperature100m 100m 100m(a660(b680(c700圖 1實(shí)驗(yàn)室模擬退火工藝曲線Fig.1Annealing process in laboratory400660680700溫 度 /時(shí)間 /h保溫 10h 后出爐空冷至室溫35 /h400 /h組成。 鐵素體晶粒的形狀為伸長(zhǎng)的餅形晶粒 , 游離 滲碳體以顆粒狀彌散于 鐵素體晶粒 內(nèi)部

14、或晶界 處。 660 退火后 , 其晶粒明顯細(xì)小 , 說(shuō)明再結(jié)晶 退火不充分 , 隨退火溫度提高到 680、 700 時(shí) , 鐵 素體晶粒餅形度 (長(zhǎng)度方向晶粒尺寸與寬度方向 晶粒尺寸之比 增大 , 晶粒尺寸增大 , 表明提高保 溫溫度有利于組織粗大均勻化 , 700 保溫 對(duì)應(yīng) 的 r m 值較 660 保溫時(shí)有明顯提高 , 深沖性能得 到改善 , 但是溫度提高 , 其組織均勻性變差 , 因此 宏觀上表現(xiàn)為各向同性變差 , 即 r 增大。2.3織構(gòu)隨退火溫度的變化圖 3和 圖 4分 別 為 不 同 溫 度 退 火 板 的 ! 2=45°ODF 截面圖和 、 取向線密度圖。對(duì)于深沖鋼

15、板 , 其特征織構(gòu)主要表現(xiàn)在 取向線 (! 1=0°, ! =090°, ! 2=45° 和 取向線 (! 1=090°, ! =55°, ! 2=45° 。 由圖 4可見 , 實(shí)驗(yàn)鋼退火織構(gòu)的 取向線織 構(gòu)較明顯 , 以 111<110>為 主 , 112<110>強(qiáng) 度 次之 , 而 001<110>織構(gòu)較弱。在 取向線上 , 以45Hot Working Technology 2008, Vol.37, No.6材料熱處理技術(shù) Material &Heat Treatment2008年

16、 6月660 退火時(shí) , 變形織構(gòu) 112<110>的取 向函數(shù)值達(dá)到 4.74, 此時(shí)對(duì)應(yīng)的鋼板中還保留著較多的 變形織構(gòu) , 退火處理并未完全消除冷軋織構(gòu) , 這 與金相組織中的情況是一致的。而 680和 700 保溫時(shí)對(duì)應(yīng)的 112<110>織構(gòu)相對(duì)較弱 , 強(qiáng)度接 近 , 表明提高保溫溫度可以消除變形織構(gòu) , 當(dāng)溫 度高于 680 時(shí)退火溫度對(duì) 112<110>織構(gòu)的強(qiáng) 度的影響程度降低。另外 , 660 退火時(shí) , 其 001<110>不利織構(gòu)較強(qiáng) , 退火溫度升高到 680、 700 , 001<110>不利織構(gòu)減少。取向

17、線上 , 700 保溫對(duì)應(yīng)的 111<110>織構(gòu)超過(guò)了 10, 由于強(qiáng)的 111類型織構(gòu)對(duì)提高深沖 性能有利 , 所以這個(gè)溫度下的 r m 達(dá)到了 1.82, 表明 鋼板有良好的抗減薄能力。 680、 660 保溫時(shí)對(duì) 應(yīng)的 111<110>織構(gòu)的強(qiáng)度依次降低 , 表明提高 退火溫度對(duì) 111<110>類型織構(gòu)強(qiáng)度的提高有一定作用。但 是從實(shí)驗(yàn)結(jié) 果來(lái)看 , 退火 溫度對(duì) 111 110 織構(gòu)影響不是很明顯。從圖中還可看 出 , 取 向 線 上 111 110 與 111 112 織 構(gòu) 的 強(qiáng)度差較大 , 與之對(duì)應(yīng)的是宏觀上的 r 較大 , 特 別是 6

18、80 保溫時(shí)得到的 r 值較大 , 達(dá)到 0.72, 對(duì)板材的成型性能不利。3結(jié) 論(1 由 CSP 供 料 , 厚 度 1.0mm , 冷 軋 壓 下 率為 71%的 SPCC 冷軋板采用兩階段升溫 , 保溫溫 度為 700 , 保溫 10h , 退火后可以獲得較好的深 沖性能 , r m 值達(dá)到 1.82, 伸長(zhǎng)率為 41.75%。(2 實(shí)驗(yàn)鋼退火后的金相組織由餅形鐵素體和 游離滲碳體組成。 隨著退火溫度的升高 , A 50、 r m 、 r 值都逐漸升高 , 顯微組織中鐵素體晶粒尺寸增大 , 但其 均勻性變差 , 因此退火溫度應(yīng)控制在 700 左右。(3 隨著退火溫度的提高 , 退火板中的變形 織構(gòu) 112<110>變?nèi)?, 表明提高溫度可以消除變形織構(gòu) ; 退火溫度升 高 , 有利織構(gòu) 111<110>增 強(qiáng) , 001<110>變?nèi)?, 共同造成 r m 升高。 但 取向 線上的 111<110>織 構(gòu) 和 111<112>織 構(gòu) 的 取 向函數(shù)差較大 , 對(duì)應(yīng)著 r 值也較大。 參考文獻(xiàn) :1殷瑞鈺 .中國(guó)薄板坯連鑄連軋的進(jìn)展與展望 J.鋼鐵 ,2006, (7 :1-6.2康永林 , 傅杰 , 柳