退火温度对连铸连轧低碳钢板性能和织构的影响

1、材料热处理技术 Material &Heat Treatment 2008年 6月薄板坯连铸连轧 (CSP 是生产薄板钢材的一 项短流程新工艺 , 2006年上半年我国薄板坯连铸 连轧生产线达 13条 , 年产达到 3500万 t 1。 但由 于 CSP 生产线与传统热连轧生产线在热历史及 第二相粒子析出等方面有显著差异 2, 导 致两者 在生产相同规格、 相同牌号的产品时 , 在性能及微 观组织等方面存在着差别。 随着国内 CSP 热轧带 钢供冷轧原料的厂家及需求的增加 , 对此方面的 研究尤显重要。研究表明 , 要获得综合性能优良的深冲钢 , 需 要从成分控制及热轧、冷轧和退火工艺

2、等方面入 手 , 采取适当的工艺路线 , 最终得到强的再结晶织 构及较粗大的铁素体晶粒。其中冷轧退火工艺是 生产超深冲冷轧板的关键因素。多年来 , 人们在 退火对传统轧制为基料的冷轧板的组织、 性能和 织构方面的 影响已作了 大量的研究 工作 , 但对 CSP 短流程为基料生产的冷轧板退火方面的研究 较少。 本文以 CSP 短流程为基料生产的冷轧板为 实验材料 , 研究了罩式退火温度对 SPCC 板的组 织性能的影响和织构的变化规律 , 对工业生产有 理论指导和参考意义。1实验材料与方法1.1实验材料实 验 材 料 为 工 业 生 产 的 CSP 供 料 的 SPCC 冷轧板 , 厚度为 1.

3、0mm , 热轧生产的开轧温度为 1020 , 终轧温度为 890 , 卷取温度为 550 , 冷轧压下率为 71%。化学成分如表 1所示。1.2实验方法实验在 SX2-4-10型箱式电阻炉 (配有数控系 统 , 精度在 ±2 , 额定温度 1000 中进行。取冷退火温度对连铸连轧低碳钢板性能和织构的影响洪继要 , 刘雅政 , 刘兴全 , 武 磊(北京科技大学 材料科学与工程学院 , 北京 100083摘 要 :在实验室条件下 , 模拟了 CSP 热轧带钢供冷轧原料的 SPCC 级低碳钢板的罩式炉退火过程 , 通过观 察显微组织、 力学性能测试和利用三维取向分析术 (ODF , 研究

4、了退火温度对显微组织、 力学性能、 织构的影响。 结 果表明 , 随退火温度的升高 , A 50、 r m 、 r 值都逐渐升高 , r m 达到 1.82; 退火后铁素体晶粒变得粗大 , 变形织构 112 <110>变弱 , 表明提高温度可以消除变形织构 , 有利织构 111<110>增强 , 001<110>变弱 , 共同造成 r m 升高。 关键词 :退火温度 ; 冷轧钢板 ; 力学性能 ; 织构中图分类号 :TG113文献标识码 :A 文章编号 :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 简 介 :洪 继 要 (1982-, 男 , 福 建 厦 门 人 , 硕 士 研 究 生 , 主 要 从 事 CSP 供冷轧原料的深冲板的罩式退火工艺研究 ; 电话 E-mail:lyzh表 1实验钢的化学成分 (质量分数 ,% 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 热加工工艺 2008年第 37卷第 12期材料热处理技术Material &Heat Treatment 下半月出版轧板试样装入炉中 , 退火程序设定后由系统自动 控制。 实验室 模拟罩式 退 火 的 工 艺 曲 线 如 图 1所示。力 学 性 能 和 基 本 成 形 性 能 检 测 在 MTS81

10、0材 料 试 验 机 上 进 行 , 分 别 执 行 GB/T 228-2002、GB/T 5027-1999和 GB/T5028-1999标准。退火板金相 组织观察面 为 平 行 于 轧 向 的 侧 面 , 经预磨、 抛光后用 4%硝酸酒精溶液浸蚀。织构测试试样取自退火板 , 用线切割加工 , 尺 寸为 24mm ×14mm , 长边平行于轧向。统一测试 距表面 1/4厚的织构。织构测试在德国 SIMENSD5000X 射线衍射仪上采用反射法测 200、 211和 110不完整极图 , 再由计算机采集的极图数据计 算出 ODF 值 , 沿 ! 2方向截取绘制 ODF 截面图 , 并

11、 根据试验数据用 origin 软件绘制 和 取向线。2实验结果和分析2.1力学性能随退火温度的变化表征深冲板基本成型性能的两个最重要参数分别是加工硬化指数 (n 值 和塑性应变比 (r 值 , 为获得较大的 r m 值和较小的 r 值 , 通常希望钢 板中具有强的 111织构 3。本实验采用 不同退火温 度 得 到 力 学 性 能 如 表 2所示。可看出 , 随退火温度的提高 , n 、 r 0、 r 45、 r 90、r m 值及 A 50都是单调递增的 , 且除了 r 45值外 , 退火温度越高其他各值的增幅越小 ; 温度提高 , r m 值随 之增大 , 对应得到的成型性能越好。但是

12、, 退火温度 升高 , 其 r 也变大 , 特别是 680 退火时其 r 达到0.72, r 升高说明冲压加工时发生制耳缺陷的倾向增强 , 因此 , 退火温度应该控制在 700 左右。2.2金相组织随退火温度的变化图 2为不同温度退火后的金相显微组织。可 看出 , 退火后的金相组织由铁素体和游离渗碳体表 2不同退火温度对应的力学性能Tab. 2Mechanical properties at differentannealing temperature退火温度 /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图 2不同退火温度的显微组织Fig.2Microstructure at different annealing temperature100m 100m 100m(a660(b680(c700图 1实验室模拟退火工艺曲线Fig.1Annealing process in laboratory400660680700温 度 /时间 /h保温 10h 后出炉空冷至室温35 /h400 /h组成。 铁素体晶粒的形状为伸长的饼形晶粒 , 游离 渗碳体以颗粒状弥散于 铁素体晶粒 内部

14、或晶界 处。 660 退火后 , 其晶粒明显细小 , 说明再结晶 退火不充分 , 随退火温度提高到 680、 700 时 , 铁 素体晶粒饼形度 (长度方向晶粒尺寸与宽度方向 晶粒尺寸之比 增大 , 晶粒尺寸增大 , 表明提高保 温温度有利于组织粗大均匀化 , 700 保温 对应 的 r m 值较 660 保温时有明显提高 , 深冲性能得 到改善 , 但是温度提高 , 其组织均匀性变差 , 因此 宏观上表现为各向同性变差 , 即 r 增大。2.3织构随退火温度的变化图 3和 图 4分 别 为 不 同 温 度 退 火 板 的 ! 2=45°ODF 截面图和 、 取向线密度图。对于深冲钢

15、板 , 其特征织构主要表现在 取向线 (! 1=0°, ! =090°, ! 2=45° 和 取向线 (! 1=090°, ! =55°, ! 2=45° 。 由图 4可见 , 实验钢退火织构的 取向线织 构较明显 , 以 111<110>为 主 , 112<110>强 度 次之 , 而 001<110>织构较弱。在 取向线上 , 以45Hot Working Technology 2008, Vol.37, No.6材料热处理技术 Material &Heat Treatment2008年

16、 6月660 退火时 , 变形织构 112<110>的取 向函数值达到 4.74, 此时对应的钢板中还保留着较多的 变形织构 , 退火处理并未完全消除冷轧织构 , 这 与金相组织中的情况是一致的。而 680和 700 保温时对应的 112<110>织构相对较弱 , 强度接 近 , 表明提高保温温度可以消除变形织构 , 当温 度高于 680 时退火温度对 112<110>织构的强 度的影响程度降低。另外 , 660 退火时 , 其 001<110>不利织构较强 , 退火温度升高到 680、 700 , 001<110>不利织构减少。取向

17、线上 , 700 保温对应的 111<110>织构超过了 10, 由于强的 111类型织构对提高深冲 性能有利 , 所以这个温度下的 r m 达到了 1.82, 表明 钢板有良好的抗减薄能力。 680、 660 保温时对 应的 111<110>织构的强度依次降低 , 表明提高 退火温度对 111<110>类型织构强度的提高有一定作用。但 是从实验结 果来看 , 退火 温度对 111 110 织构影响不是很明显。从图中还可看 出 , 取 向 线 上 111 110 与 111 112 织 构 的 强度差较大 , 与之对应的是宏观上的 r 较大 , 特 别是 6

18、80 保温时得到的 r 值较大 , 达到 0.72, 对板材的成型性能不利。3结 论(1 由 CSP 供 料 , 厚 度 1.0mm , 冷 轧 压 下 率为 71%的 SPCC 冷轧板采用两阶段升温 , 保温温 度为 700 , 保温 10h , 退火后可以获得较好的深 冲性能 , r m 值达到 1.82, 伸长率为 41.75%。(2 实验钢退火后的金相组织由饼形铁素体和 游离渗碳体组成。 随着退火温度的升高 , A 50、 r m 、 r 值都逐渐升高 , 显微组织中铁素体晶粒尺寸增大 , 但其 均匀性变差 , 因此退火温度应控制在 700 左右。(3 随着退火温度的提高 , 退火板中的变形 织构 112<110>变弱 , 表明提高温度可以消除变形织构 ; 退火温度升 高 , 有利织构 111<110>增 强 , 001<110>变弱 , 共同造成 r m 升高。 但 取向 线上的 111<110>织 构 和 111<112>织 构 的 取 向函数差较大 , 对应着 r 值也较大。 参考文献 :1殷瑞钰 .中国薄板坯连铸连轧的进展与展望 J.钢铁 ,2006, (7 :1-6.2康永林 , 傅杰 , 柳