材料加工工程专业优秀论文材料加工工程专业优秀论文 冶金因素对热轧深冲无间隙原子冶金因素对热轧深冲无间隙原子(IF)(IF)钢板组织性能影响的研究钢板组织性能影响的研究关键词：无间隙原子钢关键词：无间隙原子钢 铁素体区热轧铁素体区热轧 冶金因素冶金因素 显微组织显微组织 组织性能组织性能 深冲性能深冲性能 非时效性非时效性摘要：无间隙原子（IF）钢作为最新一代冲压用钢，具有十分优异的深冲性能 和非时效性，被广泛用作汽车板等冲压件的原料。其传统生产工艺需经连铸-热 轧-冷轧-退火等多道工序，工艺比较复杂，成本较高。随着市场竞争日益激烈， 为简化深冲钢的生产工艺、降低成本，通过热轧生产深冲板引起冶金企业和钢 板用户的普遍关注。近年来研究发现，IF 钢在铁素体区热轧时的主要织构是 111织构，这使通过热轧生产深冲板的设想在 IF 钢上成为可能。热轧 IF 钢生 产周期短、成本低，具有明显的技术先进性和显著的经济效益，因此开展热轧 IF 钢的开发研制工作具有重要的理论意义和实用价值。 本文以铁素体区热 轧 IF 钢为对象，利用电子背散射衍射（EBSD） 、X 射线衍射（XRD） 、光学显微 镜（OM） 、扫描电镜（SEM） 、电子探针（EPMA） 、透射电镜（TEM）以及拉伸试验 等测试方法，深入系统地研究了冶金因素对热轧 IF 钢组织、织构和深冲性能的 影响。 研究了化学成分对热轧 IF 钢组织性能的影响。结果表明：固溶 C、N 严重损害热轧 IF 钢的深冲性能。未加 Ti 处理的 ULC 钢中由于固溶 C、N 的存在， 热轧退火后不具有深冲性能；而 Ti 处理的 IF 钢中，Ti 与 C、N 间隙原子化合 形成 TiN、TiS、Ti4C2S2、TiC 析出物将其从基体清除，热轧退火后获得良好深 冲性能。两者深冲性能的显著差异主要归因于热轧组织中晶内剪切带含量的不 同，而两者剪切带行为的差异则是热轧过程中固溶 C、N 与位错运动交互作用的 结果。P 可显著提高热轧 IF 钢的强度，但同时也导致其深冲性能降低。P 的加 入使 Ti-IF 钢的析出行为改变，在热轧和退火时沿晶界析出大量、细小 FeTiP 新相，热轧 Ti+P-IF 钢中 P 以置换固溶 P 原子和化合态 FeTiP 粒子两种形式存 在。P 原子的固溶强化作用是强度提高的主要因素；而退火时 FeTiP 粒子对有 利织构发展的抑制则是深冲性能降低的主要原因。 通过对不同铁素体区轧制 温度和压下率下热轧 Ti-IF 钢组织、织构和性能的研究发现，铁素体区轧制温 度和压下率对热轧 Ti-IF 钢的屈服强度、抗拉强度、总延伸率和 n 值影响较小， 但对 r 值影响较大。随铁素体区轧制温度的降低和压下率的增加，r 值显著增 加。轧制温度的降低使111lt;112gt;及554lt;225gt;取 向晶粒的形变储能增加，有利于其退火过程中优先形核长大，退火后形成了更 强的111lt;112gt;及554lt;225gt;织构和更弱的 001lt;110gt;223lt;110gt;织构，是 r 值增加的 内在原因。相同热轧温度下，铁素体区压下率的增加使热轧组织中有利织构组 分强度增加，退火后有利织构进一步增强从而 r 值提高。 研究了不同润滑条 件下热轧 IF 钢的组织性能后发现，润滑条件对热轧 IF 钢的深冲性能有重要影 响。未润滑热轧使 Ti-IF 钢的 r 值显著降低。未润滑热轧使板厚方向产生严重 的不均匀变形，钢板表层由于剪切变形产生大量110等轴细晶粒并在退火后发 生晶粒长大使110取向晶粒减少最终形成漫散织构状态，而中心层退火后形成 少量111再结晶晶粒，表层和中心层晶粒取向差接近随机分布。这种板厚方向 上织构的不均匀分布是 r 值大幅降低的本质原因。润滑热轧使板厚方向变形均匀，表层和中心层均形成长纤维状的001、112和111变形晶粒，退火后形 成大量111再结晶晶粒，晶粒取向差偏离随机分布且小角度晶界含量较未润滑 条件下高。因此，热轧 IF 钢为获得优异的深冲性能，良好的润滑条件是必须的。通过对热轧 IF 钢罩式退火再结晶规律的研究发现，在恒时 3 小时条件下， 热轧 Ti-IF 钢在 650退火时可发生完全再结晶；在恒温 750条件下，保温 1 分钟后即可保证完全再结晶。退火温度对热轧 Ti-IF 钢的再结晶过程有显著影 响，而保温时间的影响则取决于退火温度的高低。在较低温度退火时，保温时 间的延长对热轧 Ti-IF 钢充分再结晶的进行至关重要。热轧 Ti-IF 钢经济合理 的罩式退火工艺为：退火温度 750，保温时间 3 小时。 采用 ODF 分析和 EBSD 技术对热轧 Ti-IF 钢退火过程中的织构演变进行了深入研究，结果表明 Ti-IF 钢铁素体区热轧后形成较强的 -lt;110gt;/RD 纤维织构和 较弱的 -lt;111gt;/ND 纤维织构。变形组织中主要取向变形晶粒 的形变储能按001lt;110gt;、112lt;110gt;、111 lt;110gt;和111lt;112gt;的次序逐渐增加。再结晶初 期，111变形晶粒的形变储能高，将优先形成111取向的晶核，织构转变发 生在 纤维织构内部，即111再结晶织构在形变的111晶粒中形成和发展； 再结晶后期，变形组织中 取向晶粒被大量消耗， 纤维织构强度显著减弱， 其中形变储能最低的001lt;110gt;组分最后被消耗，同时再结晶 组织中的 纤维织构增强。再结晶初期与后期及完全再结晶阶段再结晶晶粒的 织构特征基本一致，再结晶初期的形核特点决定了再结晶织构，定向形核机制 在热轧 Ti-IF 钢再结晶织构的形成中起主导作用。正文内容正文内容无间隙原子（IF）钢作为最新一代冲压用钢，具有十分优异的深冲性能和 非时效性，被广泛用作汽车板等冲压件的原料。其传统生产工艺需经连铸-热轧 -冷轧-退火等多道工序，工艺比较复杂，成本较高。随着市场竞争日益激烈， 为简化深冲钢的生产工艺、降低成本，通过热轧生产深冲板引起冶金企业和钢 板用户的普遍关注。近年来研究发现，IF 钢在铁素体区热轧时的主要织构是 111织构，这使通过热轧生产深冲板的设想在 IF 钢上成为可能。热轧 IF 钢生 产周期短、成本低，具有明显的技术先进性和显著的经济效益，因此开展热轧 IF 钢的开发研制工作具有重要的理论意义和实用价值。 本文以铁素体区热 轧 IF 钢为对象，利用电子背散射衍射（EBSD） 、X 射线衍射（XRD） 、光学显微 镜（OM） 、扫描电镜（SEM） 、电子探针（EPMA） 、透射电镜（TEM）以及拉伸试验 等测试方法，深入系统地研究了冶金因素对热轧 IF 钢组织、织构和深冲性能的 影响。 研究了化学成分对热轧 IF 钢组织性能的影响。结果表明：固溶 C、N 严重损害热轧 IF 钢的深冲性能。未加 Ti 处理的 ULC 钢中由于固溶 C、N 的存在， 热轧退火后不具有深冲性能；而 Ti 处理的 IF 钢中，Ti 与 C、N 间隙原子化合 形成 TiN、TiS、Ti4C2S2、TiC 析出物将其从基体清除，热轧退火后获得良好深 冲性能。两者深冲性能的显著差异主要归因于热轧组织中晶内剪切带含量的不 同，而两者剪切带行为的差异则是热轧过程中固溶 C、N 与位错运动交互作用的 结果。P 可显著提高热轧 IF 钢的强度，但同时也导致其深冲性能降低。P 的加 入使 Ti-IF 钢的析出行为改变，在热轧和退火时沿晶界析出大量、细小 FeTiP 新相，热轧 Ti+P-IF 钢中 P 以置换固溶 P 原子和化合态 FeTiP 粒子两种形式存 在。P 原子的固溶强化作用是强度提高的主要因素；而退火时 FeTiP 粒子对有 利织构发展的抑制则是深冲性能降低的主要原因。 通过对不同铁素体区轧制 温度和压下率下热轧 Ti-IF 钢组织、织构和性能的研究发现，铁素体区轧制温 度和压下率对热轧 Ti-IF 钢的屈服强度、抗拉强度、总延伸率和 n 值影响较小， 但对 r 值影响较大。随铁素体区轧制温度的降低和压下率的增加，r 值显著增 加。轧制温度的降低使111lt;112gt;及554lt;225gt;取 向晶粒的形变储能增加，有利于其退火过程中优先形核长大，退火后形成了更 强的111lt;112gt;及554lt;225gt;织构和更弱的 001lt;110gt;223lt;110gt;织构，是 r 值增加的 内在原因。相同热轧温度下，铁素体区压下率的增加使热轧组织中有利织构组 分强度增加，退火后有利织构进一步增强从而 r 值提高。 研究了不同润滑条 件下热轧 IF 钢的组织性能后发现，润滑条件对热轧 IF 钢的深冲性能有重要影 响。未润滑热轧使 Ti-IF 钢的 r 值显著降低。未润滑热轧使板厚方向产生严重 的不均匀变形，钢板表层由于剪切变形产生大量110等轴细晶粒并在退火后发 生晶粒长大使110取向晶粒减少最终形成漫散织构状态，而中心层退火后形成 少量111再结晶晶粒，表层和中心层晶粒取向差接近随机分布。这种板厚方向 上织构的不均匀分布是 r 值大幅降低的本质原因。润滑热轧使板厚方向变形均 匀，表层和中心层均形成长纤维状的001、112和111变形晶粒，退火后形 成大量111再结晶晶粒，晶粒取向差偏离随机分布且小角度晶界含量较未润滑 条件下高。因此，热轧 IF 钢为获得优异的深冲性能，良好的润滑条件是必须的。通过对热轧 IF 钢罩式退火再结晶规律的研究发现，在恒时 3 小时条件下， 热轧 Ti-IF 钢在 650退火时可发生完全再结晶；在恒温 750条件下，保温 1分钟后即可保证完全再结晶。退火温度对热轧 Ti-IF 钢的再结晶过程有显著影 响，而保温时间的影响则取决于退火温度的高低。在较低温度退火时，保温时 间的延长对热轧 Ti-IF 钢充分再结晶的进行至关重要。热轧 Ti-IF 钢经济合理 的罩式退火工艺为：退火温度 750，保温时间 3 小时。 采用 ODF 分析和 EBSD 技术对热轧 Ti-IF 钢退火过程中的织构演变进行了深入研究，结果表明 Ti-IF 钢铁素体区热轧后形成较强的 -lt;110gt;/RD 纤维织构和 较弱的 -lt;111gt;/ND 纤维织构。变形组织中主要取向变形晶粒 的形变储能按001lt;110gt;、112lt;110gt;、111 lt;110gt;和111lt;112gt;的次序逐渐增加。再结晶初 期，111变形晶粒的形变储能高，将优先形成111取向的晶核，织构转变发 生在 纤维织构内部，即111再结晶织构在形变的111晶粒中形成和发展； 再结晶后期，变形组织中 取向晶粒被大量消耗， 纤维织构强度显著减弱， 其中形变储能最低的001lt;110gt;组分最后被消耗，同时再结晶 组织中的 纤维织构增强。再结晶初期与后期及完全再结晶阶段再结晶晶粒的 织构特征基本一致，再结晶初期的形核特点决定了再结晶织构，定向形核机制 在热轧 Ti-IF 钢再结晶织构的形成中起主导作用。 无间隙原子（IF）钢作为最新一代冲压用钢，具有十分优异的深冲性能和非时 效性，被广泛用作汽车板等冲压件的原料。其传统生产工艺需经连铸-热轧-冷 轧-退火等多道工序，工艺比较复杂，成本较高。随着市场竞争日益激烈，为简 化深冲钢的生产工艺、降低成本，通过热轧生产深冲板引起冶金企业和钢板用 户的普遍关注。近年来研究发现，IF 钢在铁素体区热轧时的主要织构是111 织构，这使通过热轧生产深冲板的设想在 IF 钢上成为可能。热轧 IF 钢生产周 期短、成本低，具有明显的技术先进性和显著的经济效益，因此开展热轧 IF 钢 的开发研制