铁素体区热轧高温卷取条件下IF钢的织构特征_图文

1、第19卷第8期2007年8月钢铁研究学报Journal of Iron and Steel ResearchVol.19,No.8August 2007基金项目:国家自然科学基金资助项目(50104004作者简介:郭艳辉(19812,女,博士生;E 2m ail :gyh415 ;修订日期:2007203205铁素体区热轧高温卷取条件下IF 钢的织构特征郭艳辉1,王昭东1,孙大庆1,2,刘相华1,王国栋1(1.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004;2.鞍山钢铁集团公司技术中心,辽宁鞍山114021摘要:研究了铁素体区热轧高温卷取条件下,2种不同成分的IF 钢的织构特

2、征。结果表明,高温卷取后,普通Ti 2IF 钢发生了完全再结晶,中心面和1/4面上形成了很强的<111>N D 再结晶织构;高强Ti 2IF 钢大部分晶粒仍处于轧制状态,只有极少部分晶粒发生了再结晶,中心面和1/4面上形成的织构组分以<110>RD 为主,<111>N D 再结晶织构较弱。织构分析表明,2种钢的表面织构均较弱,普通Ti 2IF 钢表面上<001>N D组分占优,高强Ti 2IF 钢表面上<110>N D 组分强度最高。关键词:铁素体区热轧;高温卷取;织构;Ti 2IF 钢中图分类号:T G 11311文献标识码:A 文

3、章编号:100120963(20070820037205T exture Characteristics of IF Steels After Ferritic R olling and High T emperature CoilingGUO Yan 2hui 1,WAN G Zhao 2dong 1,SUN Da 2qing 1,2,L IU Xiang 2hua 1,WAN G Guo 2dong 1(1.State Key Laboratory of Rolling Technology and Automation ,Northeastern University ,Shenyang

4、 110004,Liaoning ,China ;2.Technique Center ,Anshan Iron and Steel Co ,Anshan 114021,Liaoning ,China Abstract :The texture characteristics of two different IF steels were studied after rolling in the ferritic range and coiling at high temperature.It was found that the ordinary Ti 2IF steel was recry

5、stallized completely and strong <111>N D re 2crystallization texture was formed at the mid 2section and 1/42section.However ,in the high strength IF steel ,most of the grains were still in as 2rolled condition after coiling and <110>RD texture was in the ascendant at the mid 2section and

6、 1/42section with very weak <111>N D recrystallization texture.Textures at surface in both steels were very weak and their <001>N D was dominant in ordinary Ti 2IF steel and <110>N D in high strength Ti 2IF steel was the strongest component.K ey w ords :ferritic rolling ;high tempe

7、rature coiling ;texture ;Ti 2IF steel近年来,为了降低成本,用热轧板代替冷轧板引起了广泛的关注。通常,IF 钢在奥氏体区热轧时,终轧温度保持在相变点以上。但用常规热轧方法生产的热轧钢板深冲性能很低,不能达到普通冷轧深冲钢板的水平,无法满足用户的要求,为此提出了采用铁素体区热轧工艺生产热轧深冲板13。这种新的轧制方法可节约能源,降低粗轧和精轧温度,而且生产的热轧板具有很强的轧制织构,包括N D (带钢的面法向纤维织构(<111>/N D 和部分R D (带钢的轧向纤维织构(<110>/R D 4,5。在一定条件下,这些轧制织构将转变为有

8、利于深冲性能的再结晶织构6。为使铁素体区轧制超低碳钢热轧板具有良好的冲压性能,应提高钢中的<111>N D 再结晶织构。当前可通过2种途径实现此目的,一种是在铁素体区轧制后,通过高温卷取,钢在卷取过程中发生再结晶,从而获得具有一定强度的<111>N D 再结晶织构。但是对于不同化学成分的IF 钢,卷取过程中的再结晶情况不同。因此,在相同的工艺过程中,成分不同的IF 钢的组织、织构及性能会有很大的差异。本文主要研究了在相同铁素体区热轧高温卷取条件下,普通Ti 2IF 钢和高强Ti 2IF 钢的组织及织构特征。通过比较2种钢板的组织及织构,揭示磷元素对织构形成及钢板性能的影

9、响。1实验实验钢种为普通Ti 2IF 钢和高强Ti 2IF 钢,所用热轧板取自工业试验,实验用钢的化学成分(质量分数如表1所示。实验的加热温度较低(1050,有利于Ti 4C 2S 2的形成和防止奥氏体晶粒粗化。粗轧在奥氏体区进行,将厚度为230mm 的实验坯经粗轧到46mm ,以细化粗轧后的奥氏体晶粒;精轧在铁素体区进行,采用润滑轧制,轧制到5mm ,终轧温度为760,卷取温度为740。在金相显微镜下观察热轧卷取后钢板的晶粒状态。用X 射线和EBSD 分析其织构。在X Pert Pro MRD 型X 射线衍射仪上测定宏观织构。测得110、200和2113张不完整极图,采用“两步法”7计算取向

10、分布函数(ODF ,结果以恒<=45°截面图表示。在装有EBSD 附件的SSX 2550扫描电镜上分析显微织构。根据EBSD 结果计算出反极图,再与X 射线测得的宏观织构进行比较。2实验结果及分析图1为实验钢热轧卷取后的金相组织。可见,普通Ti 2IF 钢的轧制组织完全消失,铁素体晶粒均匀且呈等轴状。说明高温卷取后普通Ti 2IF 钢中的铁素体发生了完全静态再结晶,高强Ti 2IF 钢中大部分组织仍处于轧制状态,呈长纤维状的加工硬化态,铁素体晶粒沿轧向被拉长,只有很少一部分晶粒在变形带形核图1(b 箭头处,高温卷取并未使高强Ti 2IF 钢中的铁素体晶粒发生完全再结晶。图2为I

11、F 钢织构的<=45°ODF 截面图。可以看出,在工艺条件相同的情况下,普通Ti 2IF 钢与高强Ti 2IF 钢的织构特征不同。普通Ti 2IF 钢表面已经形成了较弱的111织构,另外还有较强的001<110>和113<332>组分;1/4面上001<110>和113<332>组分大大减弱,而<111>N D 织构强度大幅度增加;中心面上的织构组分与1/4面上相同,只是111组分进一步增强。普通Ti 2IF 钢中的主要织构组分为织构,与其发生再结晶的金相组织相对应。高强Ti 2IF 钢表面没有生成织构,主要组分是11

12、0<001>剪切织构,另外也存在较弱的113<332>和223<110>组分;1/4面上110<001>织构组分消失,形成了较弱的织表1实验钢的化学成分T able 1Chemical composition of test steel %钢种C Si Mn P S TiNb N Al s 普通Ti 2IF 钢01004001015011200100701007适量<0100501002801034高强Ti 2IF 钢01004501026011010106301005适量<0100501001401 028(a 普通Ti 2IF 钢

13、;(b 高强Ti 2IF 钢图1实验钢的热轧组织Fig 11Optical microstructure of hot rolled samples83钢铁研究学报第19卷(a普通Ti2IF钢;(b高强Ti2IF钢图2IF钢织构的<=45°ODF截面图Fig12<=45°ODF sections of samples构,主要组分在取向织构上,为001<110> 223<110>中心面上织构组分与1/4面上相同,但强度较高,织构的强度仍低于001<110> 223<110>组分。高强Ti2IF钢的织构类型属于典型的轧

14、制织构,与轧制状态的金相组织一致。从图2还可知,即使采用润滑轧制,钢板表面与过渡层及中心层的织构类型和强度也不同:试样表面织构较弱,从过渡层至中心层的织构逐渐增强。图3给出了取向线(=0°,=0°90°,<= 45°,取向线(=90°,=0°90°,<=45°和取向线(=0°90°,=5417°,<=45°上的各组分沿板厚方向的变化。从普通Ti2IF钢的取向线可看出,1/4和中心面上均为偏离111<112>组分5°的554<225

15、>强度最大,而且漫散度很小,中心面上的强度f(g高于13。在表面上织构较弱,最强组分001<110>的强度没有达到5图3(a。在高强Ti2IF钢的取向线上,1/4和中心面上的最强组分都是001<110>,中心面上的强度达到12,表面上最强组分是110<001>,强度接近10图3(d。在普通Ti2IF钢的取向线上,表面上111<110>组分强度最高,但没有达到5,而1/4和中心面上均是111<112>组分占优势,远高于111<110>组分的强度图3(c。在高强Ti2IF钢的取向线上,表面上织构强度为0,1/4和中心面上

16、111<110>组分占优势,但强度较低,中心面上的强度仅达到7图3(f。图4是根据EBSD结果计算出的普通Ti2IF钢表面和中心面轧向与轧面的反极图。可以看出,表面上主要组分是<001>N D和<111>N D织构,中心面上主要组分是<111>N D织构,与X 射线所测得的宏观织构一致。3讨论相同工艺下,普通Ti2IF钢发生了完全再结晶,而高强Ti2IF钢仍为轧制状态。这主要是因为高强Ti2IF钢中的磷含量较高。磷原子的半径远比铁原子的小,固溶的磷原子与晶界产生相互作用,严重阻碍了晶界迁移。从文献8,9得知,在卷取过程中,钢中固溶的磷原子钉扎于铁

17、素体晶界,阻碍了再结晶过程中的形核及长大,致使大部分铁素体晶粒仍处于轧制状态,阻碍了<111>N D再结晶织构的生成,所以织构类型主要为轧制织构,这对钢板深冲性能不利。普通Ti2IF钢中磷含量很少,因而磷对再结晶的阻碍作用不明显,高温卷取时铁素体发生了93第8期郭艳辉等:铁素体区热轧高温卷取条件下IF钢的织构特征 完全再结晶,轧制织构转变为<111>N D再结晶织构,对提高钢板的深冲性能有利。实际上,再结晶不仅受固溶磷原子的阻碍,还受Fe TiP第二相的阻碍。由文献10可知,高磷IF钢在高温卷取时将析出Fe TiP,随着Fe TiP的析出,磷原子由固溶态转变为化合态,以

18、第二相粒子存在从而失去了固溶强化效果,致使钢板强度明显下降。同时,析出的Fe TiP第二相阻碍了再结晶的晶界迁移11,导致再结晶温度提高,阻碍了有利再结晶织构的形成,这对r值不利。经高温卷取后,普通Ti2IF钢已发生完全再结4钢铁研究学报第19卷 晶,织构类型以<111>N D为主,而且本实验得到的111织构的强度很高,达到12。这是因为在较低的终轧温度下,得到了有利的轧制织构,当卷取温度高时,铁素体晶粒不仅完全形核,而且长大,使111织构增强,提高了钢板的性能。本实验中测得普通Ti2IF钢板的屈服强度为135M Pa,抗拉强度为265M Pa,伸长率为44%,完全可代替冷轧板直接

19、使用。由于磷含量高,高温卷取后,高强Ti2IF钢没有发生完全再结晶,大部分晶粒仍处于轧制状态,织构类型为典型的冷轧织构,因轧制织构的强度很高,如果对其再退火,这些轧制织构将转变为有利于深冲性能的<111>N D再结晶织构5,12,将改善深冲性能。由图2和图3可见,即使在润滑条件下轧制,钢板表面的织构类型和强度与过渡层及中心层不同,表面织构较弱,但从过渡层到中心层织构逐渐增强。由图2(b可知,高强Ti2IF钢板表面的主要织构组分为<110>N D,是典型的体心立方结构材料的剪切织构组分。这说明钢板表面没有得到良好的润滑,轧辊与钢板之间的摩擦力引起了剪切应变,导致<1

20、10>N D织构的生成,并且随着剪切应变的增大,<110>/N D的密度提高13,14,所以润滑作用是不可忽视的。从图2(a可看出,发生再结晶的Ti2IF钢板表面没有出现<110>N D织构,已经形成了较弱的111织构,主要组分是较强的001 <110>和113<332>组分。试样1/4面与中心面的织构类型保持了很好的一致性,主要织构组分为强<111>N D织构。4结论(1高温卷取后,普通Ti2IF钢发生了完全再结晶,中心面和1/4面上形成了很强的<111>N D 再结晶织构。(2由于高强Ti2IF钢中磷含量较高,导

21、致再结晶温度提高,所以高温卷取后,大部分晶粒仍处于轧制状态,只有极少部分晶粒发生了再结晶,中心面和1/4面上形成的织构组分以<110>R D为主, <111>N D再结晶织构较弱。(3钢板表面与中心及1/4面上的织构类型和强度并不相同。表面织构较弱,普通Ti2IF钢表面<001>N D组分占优,而高强Ti2IF钢表面是<110>N D组分强度最高。参考文献:1Mat suoka Saiji,Sakata Kei,Furukimi Osamu,et al.Develop2ment of Super Deep Drawable Sheet by Lu

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