双相钢冶炼

您的当前位置:网站首页 > 双相钢冶炼 > 冷却工艺对低硅含铬热轧双相钢组织和性能的影响

冷却工艺对低硅含铬热轧双相钢组织和性能的影响

来源:至德钢业 日期:2021-04-02 02:45:22 人气:335

 浙江至德钢业有限公司以一种低硅含铬热轧双相钢为研究对象,通过热轧试验,对比研究了两种轧后冷却工艺对获得的双相钢板的组织和性能的影响。结果表明,在轧后采用易于控制的连续层流冷却工艺时,钢板的抗拉强度可达600MPa以上,屈强比约为0.56,伸长率高于26%,相变硬化指数n值大于0.22;而当轧后采用三段式冷却工艺时,与前者相比,得到的钢板的强度略低,抗拉强度大于550MPa,但其它性能较优。


 由软相铁素体和硬相马氏体组成的双相钢由于其较高的强度、良好的成形性及焊接性等优点得到汽车领域的广泛关注。1994年,国际钢铁协会制定了超轻钢车体计划(ULSAB),在超轻钢车体中,双相钢将占车体总质量的74.3%。而到目前为止,热轧双相钢仍未能得到广泛的应用,其主要原因有以下几点: ①. 采取中温卷取法生产热轧双相钢时,钢中常加入钼元素,导致成本较高; ②. 采取低温卷取法生产热轧双相钢时,需要较强的轧后冷却能力及低温卷取能力,对设备的能力要求较高; ③. 一般热轧双相钢中的Si含量较高,大约在1%~1.5%之间,高硅会导致钢板表面质量较差,还会对后续工序带来不利影响; ④. 热轧双相钢在生产过程中,轧后冷却工艺较复杂,难以精确控制。因此,对以上问题的研究有利于推动热轧双相钢的发展。


 至德钢业以一种低硅含铬热轧双相钢为研究对象,研究了不同的冷却工艺对获得的高强度热轧双相钢板组织和性能的影响,为热轧双相钢的实际生产提供了依据。


一、试验材料及方案


 1. 试验钢的主要化学成分


  试验钢的化学成分见表,试验钢采用低硅含Cr的成分设计,其中Si含量的降低可以提高钢板的表面质量,而Cr的加入提高了过冷奥氏体的稳定性,扩大了“卷取窗口”,有利于过冷奥氏体转变为马氏体,同时,相比于添加M钼元素,成本较低。


  2. 试验方案


  试验钢在500mm中厚板试验轧机上进行轧制。试验钢采用中温卷取法生产,奥氏体化温度为1200℃,保温时间为1小时。保温后进行5道次的两阶段控轧,其中在未再结晶区进行3个道次的轧制,开轧温度低于930℃ (Tnr,再结晶终止温度),终轧温度为820~860℃,终冷温度约为570℃,冷至570℃后放入保温炉内随炉冷却,模拟卷取工艺。试验钢的原始厚度为35mm,成品厚度为4mm,各道次厚度为35→22→14→9→6→4。根据冷却工艺的不同,将试验钢编号为1号、2号,其中1号试验钢的终轧温度约为820℃,轧后采用连续层流冷却工艺冷却,平均冷速低于30℃/s;2号试验钢的终轧温度约为860℃,轧后采用三段式冷却工艺冷却,空冷开始温度约为690℃,空冷时间约为7秒。


  3. 组织观察与力学性能检测


   试验完成后,从板宽1/4处切取金相试样,经研磨、抛光后分别采用4%(体积分数)的硝酸酒精溶液和Lepera试剂腐蚀,用以观察铁素体和马氏体组织的形貌和分布。同时,在相同部位沿轧制方向(纵向)切取3个板状拉伸试样,加工成标准试样进行拉伸试验,测定力学性能。金相组织和两相含量通过LEICAQ550IW型图像分析仪进行观察和测定,铁素体晶粒尺寸采用割线法来测定,硬度采用MF-700显微硬度计测定。采用FEITecnaiG220透射电镜对组织的精细结构进行观察。


二、试验结果及分析


  1. 试验钢的组织


   试验钢的显微组织如图所示。其中图分别为1号和2号试验钢金相试样经4%硝酸酒精溶液腐蚀后的显微组织,图为对应试样经LEPERA试剂腐蚀后的显微组织。由图可知,1号钢板的显微组织由大量的铁素体和少量马氏体岛及极少量的贝氏体中,白色组织为铁素体,灰色组织为马氏体和贝氏体; 图中白色组织为马氏体)组成,其中铁素体晶粒呈等轴状,晶界平整清晰,细小的岛状马氏体弥散分布于铁素体晶界处,具有轻微带状特征。2号钢板的组织由大量的铁素体和少量岛状马氏体组成,呈典型的双相特征,与1号钢相比,其铁素体晶粒大小更加细小均匀,马氏体岛分布更加弥散。

 

   表显示了两块钢板室温组织中铁素体的晶粒尺寸、铁素体的硬度以及马氏体的含量,其中每块钢板各测试了3个不同铁素体晶粒的硬度。由表可知,与2号试验钢相比,1号试验钢的铁素体晶粒尺寸略大,约为6.6μm,且硬度较低,而马氏体的百分含量较大,达到15.1%。其主要原因为在1号钢板的冷却工艺下,铁素体中碳扩散较为充分,铁素体中碳含量较低,硬度值较小,同时,在冷却过程中,可供铁素体长大的时间相对较长,晶粒尺寸相比略大。2号试验钢铁素体晶粒尺寸较小、硬度较大及马氏体百分含量较小的原因与其采用三段式的冷却工艺有关,在此冷却工艺条件下,奥氏体向铁素体转变的驱动力较大,大量的铁素体在很短的时间内行核并长大,加上转变温度相对较低的因素,导致了铁素体晶粒尺寸的细小和马氏体百分含量较小。同时,转变时间较短导致了铁素体晶粒中的碳没有时间充分扩散,使铁素体晶粒中碳含量较大,铁素体晶粒的硬度高于1号试验钢中铁素体的硬度。


   图为1号和2号试验钢经透射电镜观察到的组织的精细结构。在1号试验钢中,通过透射电镜观察到的结果显示,岛状马氏体的精细结构为孪晶马氏体,同时还发现了少量的贝氏体。组织中的铁素体晶界清晰且较为平直,铁素体晶粒内部存在一定量的位错。2号试验钢的精细结构与1号类似,组织中存在孪晶马氏体及具有平直晶界的等轴铁素体,同时还观察到了马氏体与铁素体接触处存在的大量的位错,这些位错对试验钢的连续屈服具有重要作用。与1号试验钢不同,在2号试验钢的组织中没有发现贝氏体的存在。


  2. 试验钢的力学性能


   在两块试验钢上各取3个纵向拉伸试样,制成标准拉伸试样并进行拉伸试验。钢板的拉伸性能见表所示。由表可知,1号钢板的拉伸性能良好,屈服强度达到335MPa以上,抗拉强度高于600MPa,伸长率达到26%以上,屈强比低于0.57,而n值高于0.22,完全满足GB/T20887.3-2010中对600MPa级热轧双相钢的性能要求。与1号钢板相比,2号钢板的强度略低,抗拉强度为550~580MPa,但其它性能较好,屈强比低于0.51,伸长率和n值优于1号钢板。


三、结论


  1. 采用两种工艺得到的钢板的室温组织主要由大量铁素体和少量马氏体组成,力学性能良好。实际生产时所采用的工艺应以现场设备的实际情况而定,若轧线的冷却段较短,则可采用易于操作的连续层流冷却工艺; 反之,则可用三段式冷却工艺进行生产。


  2. 当轧后采用连续层流冷却工艺时,钢板的抗拉强度高于600MPa,伸长率达到26%以上,屈强比低于0.57,而n值高于0.22,性能满足600MPa级热轧双相钢国家标准要求。


  3. 当轧后采用三段式冷却工艺时,钢板的抗拉强度略低,达到550~580MPa,但其它性能良好,其中屈强比低于0.51,伸长率和n值分别达到26%和0.22以上。



本文标签:双相钢  热轧双相钢 

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

北京 天津 河北 山西 内蒙 辽宁 吉林 黑龙江 上海 江苏 浙江 安徽 福建 江西 山东 河南 湖北 湖南 广东 广西 海南 重庆 四川 贵州 云南 西藏 陕西 甘肃 青海 宁夏 新疆 台湾 香港 澳门