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)生產工藝需經連鑄-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工藝、降低成本，通過熱軋生產深沖板引起冶金企業(yè)和鋼板用戶的普遍關注。近年來研究發(fā)現，IF鋼在鐵素體區(qū)熱軋時的主要織構是{111}織構，這使通過熱軋生產深沖板的設想在IF鋼上成為可能。熱軋IF鋼生產周期短、成本低，具有

2、明顯的技術先進性和顯著的經濟效益，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、織構和性能的研究發(fā)現，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>織構和更弱的{001}<110>～{223}<110>織構，是r值增加的內在原因。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組分強度增加，退火后有利織構進一步增強從而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，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生嚴重的不均勻變形，鋼板表層由于剪切變形產生大量{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狀態(tài)，而中心層退火后形成少量{111}再結晶晶粒，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的不均勻分布是r值大幅降低的本質原因。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鋼罩式退火再結晶規(guī)律的研究發(fā)現，在恒時3小時條件下，熱軋Ti-IF鋼在650℃退火時可發(fā)生完全再結晶；在恒溫750℃條件下，保溫1分鐘后即可保證完全再結晶。退火溫度對熱軋T

8、i-IF鋼的再結晶過程有顯著影響，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鋼充分再結晶的進行至關重要。熱軋Ti-IF鋼經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技術對熱軋Ti-IF鋼退火過程中的織構演變進行了深入研究，結果表明Ti-IF鋼鐵素體區(qū)熱軋后形成較強的α-<110>//RD纖維織構和較弱的γ-<111>//ND纖維織構。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，織構轉變發(fā)生在γ纖維織構內部，即{111}再結晶織構在形變的{111}晶粒中形成和發(fā)展；再結晶后期，變形組織中α取向晶粒被大量消耗，α纖維織構強度顯著減弱，其中形變儲能最低的{001}<110>組分最后被消耗，同時再結晶組織中的γ纖