分享：連續(xù)退火工藝對(duì)Si、Mn系冷軋雙相鋼組織性能的影響
文章結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際采用光學(xué)顯微鏡與掃描電鏡觀察分析了連續(xù)退火過(guò)程中退火溫度、緩冷溫度及快冷段冷速對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼組織性能的影響，從而為優(yōu)化冷軋雙相鋼實(shí)際退火工藝、為同行業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)提供了借鑒。實(shí)驗(yàn)表明：退火溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼性能影響較大，隨溫度升高強(qiáng)度增加，在770~830℃退火溫度范圍內(nèi)組織均為F+M，M含量隨溫度升高而增加；隨著緩冷溫度升高強(qiáng)度增加，組織主要為F+M，在660℃出現(xiàn)貝氏體，730℃緩冷時(shí)抗拉強(qiáng)度為711 MPa，從該級(jí)別鋼種看太高；冷速15~30℃/s范圍內(nèi)隨冷速增加強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，馬氏體含量呈上升趨勢(shì)，產(chǎn)品性能均滿足600 MPa級(jí)性能要求，實(shí)驗(yàn)鋼對(duì)冷速工藝窗口較寬。
現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的主題是環(huán)保、節(jié)能、安全。汽車(chē)輕量化是解決環(huán)保、節(jié)能所采取的主要技術(shù)路線。采用高強(qiáng)、超高強(qiáng)鋼是汽車(chē)輕量化同時(shí)保證甚至提高安全性的有效措施。冷軋雙相鋼因其具有低屈強(qiáng)比、加工硬化能力強(qiáng)、易沖壓成形、良好的強(qiáng)度和延性匹配等諸多優(yōu)點(diǎn)，已被國(guó)內(nèi)外汽車(chē)廠廣泛采用，稱(chēng)為現(xiàn)代汽車(chē)用鋼的主要材料[1-2]。超輕鋼車(chē)體項(xiàng)目研究表明，雙相鋼在未來(lái)汽車(chē)車(chē)身上的用量將達(dá)到80%，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景[3]。
冷軋雙相鋼普遍采用在先進(jìn)的連續(xù)退火機(jī)組生產(chǎn)，其工藝包括加熱、保溫、緩冷、快速冷卻、過(guò)時(shí)效處理。連續(xù)退火各段的工藝參數(shù)對(duì)雙相鋼最終成品組織性能的影響至關(guān)重要，因此，筆者結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際研究了退火工藝對(duì)雙相鋼成品組織性能的影響，從而優(yōu)化冷軋雙相鋼實(shí)際退火工藝，同時(shí)為同行業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)提供借鑒。
實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)材料
實(shí)驗(yàn)材料為國(guó)內(nèi)某鋼廠600MPa級(jí)別冷軋雙相鋼，成品厚度為1.2mm，成分設(shè)計(jì)采用Si+Mn系列，見(jiàn)表1。
退火工藝
在國(guó)內(nèi)某連退機(jī)組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)鋼工業(yè)試驗(yàn)，根據(jù)Thermocalc軟件計(jì)算做出CCT曲線，見(jiàn)圖1，根據(jù)理論研究并結(jié)合設(shè)備能力，分別進(jìn)行770、800、830℃退火，720℃緩冷溫度，小于280℃快冷溫度，100m/min的帶速，研究不同退火溫度對(duì)成品組織性能的影響；退火溫度為780℃，緩冷溫度為730、700、670℃，小于280℃快冷溫度，100m/min的帶速，研究不同緩冷溫度對(duì)成品組織性能的影響；退火溫度為780℃，緩冷溫度為720℃，小于280℃快冷溫度，15、20、25、30℃/s的快冷冷速，研究不同快冷冷速對(duì)成品組織性能的影響。
組織及性能檢測(cè)
按照GB/T228中P14試樣要求加工成拉伸試樣，在Zwick/Roell Z600電子拉伸機(jī)上進(jìn)行性能檢測(cè)。金相組織檢驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)鋼成品板寬度1/4處取樣，進(jìn)行樣品打磨、拋光，用Lepera試劑腐蝕，利用光學(xué)顯微鏡觀察組織，用硝酸酒精腐蝕后在JSM5600LV型掃描電鏡下進(jìn)一步觀察分析。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
退火溫度對(duì)組織性能的影響
退火溫度通過(guò)影響奧氏體晶粒數(shù)量、形態(tài)及其淬透性等因素來(lái)決定鋼的組織性能，溫度升高奧氏體量增加，但奧氏體中合金含量會(huì)降低，淬透性會(huì)適當(dāng)降低。退火溫度對(duì)成品性能的影響見(jiàn)圖2(a)，隨退火溫度升高抗拉強(qiáng)度增高、屈服強(qiáng)度下降，但830℃退火時(shí)成品強(qiáng)度達(dá)到685MPa，從該鋼種強(qiáng)度級(jí)別看偏高。延伸率隨溫度升高先升高后下降，830℃退火時(shí)23.5%，但延伸率均高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。綜合組織性能結(jié)果，針對(duì)600MPa級(jí)雙相鋼性能要求退火溫度780~800℃時(shí)的組織性能較理想。圖3為不同退火溫度的組織照片，成品組織均為鐵素體(F)+馬氏體(M)，但隨著退火溫度升高馬氏體比率增加，820℃時(shí)馬氏體含量約為15%；780℃與800℃馬氏體比率基本相當(dāng)，約為12%，但800℃比780℃時(shí)馬氏體島略大。綜合看，實(shí)驗(yàn)鋼在不同退火溫度的雙相鋼特性明顯，溫度升高奧氏體含量增加，雖然奧氏體淬透性略有降低，但在25℃/s快冷冷速條件下均完成了馬氏體轉(zhuǎn)變，溫度高馬氏體含量高使抗拉強(qiáng)度顯著提高，當(dāng)馬氏體量較高時(shí)，延伸率會(huì)降低[4]。
緩冷溫度對(duì)組織性能的影響
在連續(xù)退火機(jī)組工業(yè)生產(chǎn)中，為了保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，帶鋼在保溫后要緩慢冷卻至一定的溫度后再快冷，緩冷過(guò)程對(duì)雙相鋼最終的成品組織性能有重要影響，主要有調(diào)節(jié)快冷前奧氏體含量、提高奧氏體淬透性以及純凈鐵素體基體三方面作用[5]。圖2(b)為緩冷溫度對(duì)成品性能的影響，三種緩冷溫度性能均滿足600 MPa級(jí)標(biāo)準(zhǔn)性能要求，且延伸率均較好，但730℃緩冷時(shí)抗拉強(qiáng)度為711MPa，從該級(jí)別鋼種看太高不合適。成品組織照片見(jiàn)圖4，在730℃與700℃緩冷的組織均為鐵素體(F)+馬氏體(M)，馬氏體含量分別約為15%與11%；660℃組織為除鐵素體和馬氏體外，還有少量的貝氏體?？偠灾?，緩冷溫度高快冷前奧氏體含量越高，在相應(yīng)的快冷冷速下得到的馬氏體量越多，強(qiáng)度越高，660℃緩冷時(shí)未轉(zhuǎn)變奧氏體量少，雖然淬透性提高，但快冷冷速較低，所以出現(xiàn)部分貝氏體，成品強(qiáng)度最低[6]。
快冷冷速對(duì)組織性能的影響
快冷段冷卻速率是影響馬氏體含量的關(guān)鍵因素。分別選取冷速為15、20、25、30℃/s成品進(jìn)行組織性能檢驗(yàn)分析，金相組織見(jiàn)圖5。不同冷速的退火組織仍是鐵素體(F)+馬氏體(M)，但隨著冷速的提高馬氏體含量增加，冷速為20、15℃/s時(shí)出現(xiàn)了少量的貝氏體(B)，冷速對(duì)鐵素體與馬氏體的相比率的影響見(jiàn)圖6。成品性能見(jiàn)圖2(c)。從冷速對(duì)性能的影響看，抗拉強(qiáng)度隨冷速上升而提高，屈服強(qiáng)度隨冷速提高先降低再升高，延伸率隨冷速提高先升高再下降。總體看在冷速15~30℃/s范圍產(chǎn)品性能均滿足600 MPa級(jí)性能要求，且延伸率較高。綜合組織性能結(jié)果，25℃/s冷速最佳。
結(jié)束語(yǔ)
(1)退火溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼性能影響較大，隨溫度升高強(qiáng)度增加，但830℃退火時(shí)成品抗拉強(qiáng)度達(dá)到685MPa，強(qiáng)度偏高。在770~830℃退火溫度范圍內(nèi)組織均為F+M，M含量隨溫度升高而增加，
(2) 660~730℃緩冷溫度范圍內(nèi)性能均滿足600MPa級(jí)標(biāo)準(zhǔn)性能要求，730℃緩冷時(shí)抗拉強(qiáng)度為711MPa，強(qiáng)度偏高。隨著緩冷溫度升高強(qiáng)度增加，組織主要為F+M，在660℃出現(xiàn)貝氏體，
(3)冷速15~30℃/s范圍內(nèi)隨冷速增加強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，馬氏體含量呈上升趨勢(shì)，產(chǎn)品性能均滿足600MPa級(jí)性能要求，實(shí)驗(yàn)鋼對(duì)冷速工藝窗口較寬，綜合組織性能結(jié)果，25℃/s冷速最佳。
文章來(lái)源——金屬世界
浙公網(wǎng)安備 33042402000106號(hào)
