單機(jī)架可逆冷軋低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼組織與深沖性能的研究.pdf

1、低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼作為一種優(yōu)質(zhì)的碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有優(yōu)異的深沖性能和較低的強(qiáng)度，適于沖制4mm以下的各種形狀復(fù)雜的冷沖壓構(gòu)件，如車身、駕駛室、各種儀表及機(jī)器外殼等。隨著市場競爭日益激烈，為滿足對不同厚度規(guī)格低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼板的需求，需要為各厚度規(guī)格鋼板制訂最優(yōu)的生產(chǎn)工藝，優(yōu)化深沖性能，降低成本。近年來，關(guān)于連續(xù)冷軋及相應(yīng)的退火等工藝參數(shù)對低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼深沖性能影響的研究報道較多，而關(guān)于可逆冷軋過程中鋼板內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律，壓下率和相應(yīng)的退火工藝參數(shù)

2、等對鋼板深沖性能影響的報道較少。開展可逆冷軋生產(chǎn)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的研究工作，能夠探討鋼板軋制過程中真實的受力狀態(tài)及變形規(guī)律，為研究冶金生產(chǎn)過程中鋼板組織性能和織構(gòu)的演變規(guī)律提供了可能，更好的應(yīng)用于不同厚度規(guī)格鋼板生產(chǎn)工藝參數(shù)的制訂，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　本文以可逆冷軋生產(chǎn)的低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼為研究對象，利用X射線衍射(XRD)、電子背散射衍射(EBSD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、光學(xué)顯微鏡(OM)以及拉伸試驗等

3、測試方法，深入系統(tǒng)地研究了冶金工藝參數(shù)及酸溶鋁含量對低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼組織和深沖性能的影響。
　　通過利用銅絲定點標(biāo)記法對可逆冷軋生產(chǎn)過程中鋼板變形規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，可逆軋制時，鋼板往復(fù)通過軋機(jī)，剪應(yīng)力方向也隨之發(fā)生相反的變化，剪應(yīng)力沒有因為軋制道次的增加而加劇，各道次可逆冷軋之后，都沒有強(qiáng)烈的剪切變形發(fā)生，各壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼板的心部及表層的變形模式都為壓縮變形，心部及表層的顯微組織及織構(gòu)情況相似。退火后，基體組織都為“餅形”的沿軋向

4、伸長的再結(jié)晶晶粒。
　　研究了不同冷軋壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的組織、織構(gòu)和性能后發(fā)現(xiàn)，冷軋壓下率對深沖性能各項指標(biāo)的影響都不大。由于可逆軋制時鋼帶在軋機(jī)后多次往復(fù)通過對織構(gòu)的形成造成了一定的影響，不同于連續(xù)軋制后的織構(gòu)情況。從宏觀織構(gòu)情況可以看出，各壓下率鋼板的有利織構(gòu){111}、不利織構(gòu){100}和高斯織構(gòu){110}所占的百分含量及其相應(yīng)的α、γ線織構(gòu)取向密度在冶金生產(chǎn)過程中的變化情況都較為一致。然而壓下率對鋼板的微觀組織結(jié)構(gòu)有一定

5、的影響，隨著壓下率的增加，有利的顯微取向織構(gòu)密度升高，不利的顯微取向織構(gòu)密度降低，這是由于隨著壓下率的不同，冷軋過程中發(fā)生碎化及退火過程中發(fā)生再結(jié)晶轉(zhuǎn)變的能力不同所造成的。
　　研究了不同冷軋壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼板的退火再結(jié)晶規(guī)律發(fā)現(xiàn)，在4小時恒時退火過程中，再結(jié)晶溫度隨壓下率的升高而降低，壓下率為40％，52％，59％，64％，72％和81％的試驗鋼所對應(yīng)的再結(jié)晶溫度分別為602℃，600℃，596℃，590℃，576℃和572℃

6、。在610℃恒溫退火過程中，再結(jié)晶保溫時間隨壓下率的升高而減少，上述各壓下率的鋼板的再結(jié)晶保溫時間分別為117分鐘，80分鐘，42分鐘，18分鐘，9分鐘和5分鐘。但在700℃恒溫退火過程中，再結(jié)晶幾乎不需要孕育期，并且壓下率對再結(jié)晶的影響很小。通過理論推導(dǎo)可以計算不同冷軋壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼恒時及恒溫條件下的再結(jié)晶溫度及保溫時間，計算結(jié)果與本文試驗結(jié)果吻合度較高。
　　采用EBSD技術(shù)對64％壓下率的冷軋板在退火再結(jié)晶過程中的微觀組

7、織和織構(gòu)演變規(guī)律進(jìn)行了深入研究，結(jié)果表明在退火再結(jié)晶過程中，再結(jié)晶晶粒優(yōu)先生長方向為軋向，晶粒長大為扁平的“餅形”。從取向圖中看到，{111}取向晶粒在退火再結(jié)晶過程中優(yōu)先形核及長大，其織構(gòu)形成具有定向形核的特點。在取向密度圖中還可以看到，再結(jié)晶組織中的晶粒取向織構(gòu)沿α和γ取向線的特征分布，從再結(jié)晶初期到再結(jié)晶剛完成時，基本沒有發(fā)生變化，只有強(qiáng)度發(fā)生了一些變化。說明低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼最終的退火再結(jié)晶織構(gòu)主要特征在再結(jié)晶初期就決定了，即再結(jié)晶初

8、期的形核特點就決定了最終的再結(jié)晶織構(gòu)特征。
　　壓下率為64％的冷軋試樣中小角度晶界所占比例高達(dá)90.7％，因為其含有大量小角度的亞晶，隨著退火再結(jié)晶過程的進(jìn)行，小角度晶界從490℃退火時的88％降低到610℃退火時的5.1％，這是由于與變形基體呈大角度晶界的再結(jié)晶晶核消耗了基體中具有相近取向的變形亞晶而長大的緣故。再結(jié)晶晶粒長大階段晶粒尺寸的增加是通過大晶粒吞并小晶粒來實現(xiàn)的，小尺寸晶粒由于曲率大，單位體積內(nèi)晶粒的表面積大，能量

9、高，不穩(wěn)定，容易被大尺寸晶粒吞并，因此，不同于再結(jié)晶階段的驅(qū)動力來自形變儲能，晶粒長大階段晶粒尺寸增加的驅(qū)動力來自晶界表面能量的降低。
　　通過研究退火溫度對68％和75％壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼板組織性能影響的研究發(fā)現(xiàn)，退火溫度在660～720℃之間時對鋼板的r值及屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有一定的影響，但退火溫度對強(qiáng)度的影響更加明顯，強(qiáng)度隨退火溫度的升高而降低。通過深沖性能對比發(fā)現(xiàn)，68％～75％壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜冷軋板較適宜退火溫度范圍為

10、680℃～700℃，較低壓下率的冷軋板(68％)為提高其深沖性能應(yīng)選擇較高的退火溫度(700℃)，使退火再結(jié)晶過程充分進(jìn)行，而較高壓下率的冷軋板(75％)為節(jié)省資源，降低成本應(yīng)選擇該范圍內(nèi)較低的退火溫度(680℃)。
　　研究了酸溶鋁含量對組織性能的影響。結(jié)果表明:酸溶鋁含量為0.1％的低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度過高，分別為257MPa和336MPa，而塑性應(yīng)變比為0.84，失去了深沖性能，而且各取向織構(gòu)在冶金生產(chǎn)過程中沒有