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1、無(wú)間隙原子(IF)鋼作為最新一代沖壓用鋼,具有十分優(yōu)異的深沖性能和非時(shí)效性,被廣泛用作汽車(chē)板等沖壓件的原料。其傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝需經(jīng)連鑄-熱軋-冷軋-退火等多道工序,工藝比較復(fù)雜,成本較高。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,為簡(jiǎn)化深沖鋼的生產(chǎn)工藝、降低成本,通過(guò)熱軋生產(chǎn)深沖板引起冶金企業(yè)和鋼板用戶的普遍關(guān)注。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),IF鋼在鐵素體區(qū)熱軋時(shí)的主要織構(gòu)是{111}織構(gòu),這使通過(guò)熱軋生產(chǎn)深沖板的設(shè)想在IF鋼上成為可能。熱軋IF鋼生產(chǎn)周期短、成本低,具有
2、明顯的技術(shù)先進(jìn)性和顯著的經(jīng)濟(jì)效益,因此開(kāi)展熱軋IF鋼的開(kāi)發(fā)研制工作具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 本文以鐵素體區(qū)熱軋IF鋼為對(duì)象,利用電子背散射衍射(EBSD)、X射線衍射(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、電子探針(EPMA)、透射電鏡(TEM)以及拉伸試驗(yàn)等測(cè)試方法,深入系統(tǒng)地研究了冶金因素對(duì)熱軋IF鋼組織、織構(gòu)和深沖性能的影響。 研究了化學(xué)成分對(duì)熱軋IF鋼組織性能的影響。結(jié)果表明:固溶C、N嚴(yán)重?fù)p害
3、熱軋IF鋼的深沖性能。未加Ti處理的ULC鋼中由于固溶C、N的存在,熱軋退火后不具有深沖性能;而Ti處理的IF鋼中,Ti與C、N間隙原子化合形成TiN、TiS、Ti4C2S2、TiC析出物將其從基體清除,熱軋退火后獲得良好深沖性能。兩者深沖性能的顯著差異主要?dú)w因于熱軋組織中晶內(nèi)剪切帶含量的不同,而兩者剪切帶行為的差異則是熱軋過(guò)程中固溶C、N與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)交互作用的結(jié)果。P可顯著提高熱軋IF鋼的強(qiáng)度,但同時(shí)也導(dǎo)致其深沖性能降低。P的加入使Ti
4、-IF鋼的析出行為改變,在熱軋和退火時(shí)沿晶界析出大量、細(xì)小FeTiP新相,熱軋Ti+P-IF鋼中P以置換固溶P原子和化合態(tài)FeTiP粒子兩種形式存在。P原子的固溶強(qiáng)化作用是強(qiáng)度提高的主要因素;而退火時(shí)FeTiP粒子對(duì)有利織構(gòu)發(fā)展的抑制則是深沖性能降低的主要原因。 通過(guò)對(duì)不同鐵素體區(qū)軋制溫度和壓下率下熱軋Ti-IF鋼組織、織構(gòu)和性能的研究發(fā)現(xiàn),鐵素體區(qū)軋制溫度和壓下率對(duì)熱軋Ti-IF鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、總延伸率和n值影響較小,
5、但對(duì)r值影響較大。隨鐵素體區(qū)軋制溫度的降低和壓下率的增加,r值顯著增加。軋制溫度的降低使{111}<112>及{554}<225>取向晶粒的形變儲(chǔ)能增加,有利于其退火過(guò)程中優(yōu)先形核長(zhǎng)大,退火后形成了更強(qiáng)的{111}<112>及{554}<225>織構(gòu)和更弱的{001}<110>~{223}<110>織構(gòu),是r值增加的內(nèi)在原因。相同熱軋溫度下,鐵素體區(qū)壓下率的增加使熱軋組織中有利織構(gòu)組分強(qiáng)度增加,退火后有利織構(gòu)進(jìn)一步增強(qiáng)從而r值提高。
6、 研究了不同潤(rùn)滑條件下熱軋IF鋼的組織性能后發(fā)現(xiàn),潤(rùn)滑條件對(duì)熱軋IF鋼的深沖性能有重要影響。未潤(rùn)滑熱軋使Ti-IF鋼的r值顯著降低。未潤(rùn)滑熱軋使板厚方向產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻變形,鋼板表層由于剪切變形產(chǎn)生大量{110}等軸細(xì)晶粒并在退火后發(fā)生晶粒長(zhǎng)大使{110}取向晶粒減少最終形成漫散織構(gòu)狀態(tài),而中心層退火后形成少量{111}再結(jié)晶晶粒,表層和中心層晶粒取向差接近隨機(jī)分布。這種板厚方向上織構(gòu)的不均勻分布是r值大幅降低的本質(zhì)原因。潤(rùn)滑熱軋使
7、板厚方向變形均勻,表層和中心層均形成長(zhǎng)纖維狀的{001}、{112}和{111}變形晶粒,退火后形成大量{111}再結(jié)晶晶粒,晶粒取向差偏離隨機(jī)分布且小角度晶界含量較未潤(rùn)滑條件下高。因此,熱軋IF鋼為獲得優(yōu)異的深沖性能,良好的潤(rùn)滑條件是必須的。 通過(guò)對(duì)熱軋IF鋼罩式退火再結(jié)晶規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn),在恒時(shí)3小時(shí)條件下,熱軋Ti-IF鋼在650℃退火時(shí)可發(fā)生完全再結(jié)晶;在恒溫750℃條件下,保溫1分鐘后即可保證完全再結(jié)晶。退火溫度對(duì)熱軋T
8、i-IF鋼的再結(jié)晶過(guò)程有顯著影響,而保溫時(shí)間的影響則取決于退火溫度的高低。在較低溫度退火時(shí),保溫時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)熱軋Ti-IF鋼充分再結(jié)晶的進(jìn)行至關(guān)重要。熱軋Ti-IF鋼經(jīng)濟(jì)合理的罩式退火工藝為:退火溫度750℃,保溫時(shí)間3小時(shí)。 采用ODF分析和EBSD技術(shù)對(duì)熱軋Ti-IF鋼退火過(guò)程中的織構(gòu)演變進(jìn)行了深入研究,結(jié)果表明Ti-IF鋼鐵素體區(qū)熱軋后形成較強(qiáng)的α-<110>//RD纖維織構(gòu)和較弱的γ-<111>//ND纖維織構(gòu)。變形組織
9、中主要取向變形晶粒的形變儲(chǔ)能按{001}<110>、{112}<110>、{111}<110>和{111}<112>的次序逐漸增加。再結(jié)晶初期,{111}變形晶粒的形變儲(chǔ)能高,將優(yōu)先形成{111}取向的晶核,織構(gòu)轉(zhuǎn)變發(fā)生在γ纖維織構(gòu)內(nèi)部,即{111}再結(jié)晶織構(gòu)在形變的{111}晶粒中形成和發(fā)展;再結(jié)晶后期,變形組織中α取向晶粒被大量消耗,α纖維織構(gòu)強(qiáng)度顯著減弱,其中形變儲(chǔ)能最低的{001}<110>組分最后被消耗,同時(shí)再結(jié)晶組織中的γ纖
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