無間隙原子（IF）鋼晶界及織構(gòu)的演變.pdf

1、本文研究工作以無間隙原子(interstitial-free，簡稱IF)鋼為對象，借助于電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、俄歇電子能譜儀(AES)、透射電子顯微鏡(TEM)以及力學(xué)性能檢測等分析技術(shù)和測試設(shè)備，對不同冷軋變形和熱處理工藝條件下多晶金屬板材中的織構(gòu)、晶界以及二者與板材沖壓成形性能間的關(guān)系進行了深入系統(tǒng)的研究。 研究了冷軋變形及退火工藝對IF鋼板織構(gòu)和深沖性能的影響規(guī)律

2、。隨著冷軋變形量的增加，再結(jié)晶IF鋼板中的γ纖維織構(gòu)增強，平均塑性應(yīng)變比值(rm)單調(diào)增加；當(dāng)冷軋變形率小于80﹪時，隨冷軋壓下率增加，再結(jié)晶IF鋼板的制耳參數(shù)(Δr)遞減，加工硬化指數(shù)(n)遞增；當(dāng)冷軋變形率超過80﹪，Δr值在0.1～-0.2之間波動，n值則穩(wěn)定在0.3左右。IF鋼板的rm值隨退火溫度的升高而顯著增加，這與其再結(jié)晶γ纖維織構(gòu)隨退火溫度的升高而增強密切相關(guān)；低溫退火時，延長保溫時間可使rm值增加，而高溫退火時，延長保溫

3、時間對IF鋼rm值的影響不大；相同的冷軋變形條件下，連續(xù)退火IF鋼板的深沖性能優(yōu)于罩式退火IF鋼板，這主要是因為連續(xù)退火IF鋼板中γ纖維織構(gòu)的平均強度要明顯高于罩式退火IF鋼板。 采用EBSD技術(shù)對IF鋼板再結(jié)晶顯微織構(gòu)的演變規(guī)律進行了深入研究，結(jié)果表明，IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)的形成機制為定向形核，其依據(jù)是再結(jié)晶過程中特殊取向的新晶粒的面積占所有新晶粒面積的比值基本保持不變，即不同取向的再結(jié)晶晶核長大速率相同。通過對部分再結(jié)晶IF鋼樣

4、品進行EBSD檢測和分析后發(fā)現(xiàn)，不同取向的變形晶粒的形變儲能按{001}〈110〉、{112}〈110〉、{111}〈110〉和{111}〈112〉的取向順序遞增。這種形變儲能的差異導(dǎo)致{111}〈112〉和{111}〈110〉取向的變形晶粒優(yōu)先被消耗，而{112}〈110〉和{001}〈110〉取向的變形晶粒直到再結(jié)晶后期才被消耗；{111}〈112〉新晶粒在{111}〈110〉變形基體中形核，而{111}〈110〉新晶粒則在{111

5、}〈112〉變形基體中形核。 通過對不同冷軋變形和退火工藝條件下IF鋼中的晶界特征分布和晶界連通性進行研究后發(fā)現(xiàn)，增加冷軋變形量，有利于增加IF鋼板中的小角度晶界(∑1)，但冷軋變形量的增加對(∑3～∑29)CSL晶界的影響不大。低能特殊晶界(∑1～∑29)的增加有利于破碎IF鋼板中的隨機晶界網(wǎng)絡(luò)，改善其晶界連通性。此外，IF鋼板的晶界特征分布與其晶粒尺寸和織構(gòu)也密切相關(guān)。小晶粒周圍易出現(xiàn)低能特殊晶界，而大晶粒周圍易出現(xiàn)高能隨機

6、晶界；強烈的再結(jié)晶織構(gòu)有利于增加低能特殊晶界的份額。 深入研究和分析了IF鋼板二次加工脆性與其晶界特征分布和晶界連通性間的內(nèi)在關(guān)系。結(jié)果表明，IF鋼板沖壓成形過程中位錯大量在隨機晶界處塞積而產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而在高能隨機晶界處萌生微裂紋，微裂紋沿著連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高能隨機晶界迅速擴展，最終導(dǎo)致IF鋼板產(chǎn)生二次加工脆性；而低能特殊晶界則對裂紋擴展顯示出強烈的阻礙作用。分析表明，連續(xù)退火IF鋼板中數(shù)量眾多的低能特殊晶界與高能隨機晶界均勻

7、分布，使得其DBTT大大降低；而罩式退火IF鋼板中低能特殊晶界數(shù)量較少且成團集中分布，隨機晶界分布在團簇周圍構(gòu)成粗大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這是導(dǎo)致罩式退火IF鋼板易產(chǎn)生二次加工脆性的重要原因；而P在高能隨機晶界的偏聚則是導(dǎo)致含P高強IF鋼板的DBTT明顯高于Ti-IF鋼板的主要原因。 采用應(yīng)變-再結(jié)晶方法對IF鋼板的晶界特征分布和晶界連通性進行優(yōu)化處理，使得其二次加工脆性得到明顯改善。晶界優(yōu)化處理的微觀作用機理是：晶粒間形變儲能的差異導(dǎo)致