加热速率对Nb-IF钢退火组织及织构特征的影响

加热速率对材料成型影响的分析与控制材料成型是工业生产中的重要环节，而加热速率则是影响材料成型过程的关键因素之一。

加热速率的快慢直接影响着材料的性能和成型质量。

本文将从理论和实践两个方面分析加热速率对材料成型的影响，并探讨如何控制加热速率以获得理想的成型效果。

首先，加热速率对材料的相变行为和组织结构形成有着重要影响。

在材料成型过程中，加热速率的变化会引起材料的相变，如晶体的熔化、固态相变等。

快速加热会导致相变过程不充分，从而影响材料的结晶行为和晶粒尺寸的形成。

而慢速加热则有利于相变的充分进行，有助于形成细小均匀的晶粒结构。

因此，在材料成型过程中，根据不同材料的特性和要求，合理控制加热速率对于获得理想的组织结构至关重要。

其次，加热速率对材料的机械性能和物理性能有着直接影响。

材料的机械性能包括强度、韧性等指标，而物理性能则包括导电性、导热性等指标。

加热速率的变化会影响材料的晶体结构、晶粒尺寸和晶界形态，从而直接影响材料的机械性能和物理性能。

快速加热会导致晶界的异常生长和晶粒的不均匀分布，从而降低材料的强度和韧性。

相反，慢速加热有助于晶界的均匀形成和晶粒的细化，提高材料的机械性能和物理性能。

因此，在材料成型过程中，合理控制加热速率是提高材料性能的重要手段。

在实践中，控制加热速率需要考虑多个因素。

首先是材料的热导率和热膨胀系数。

不同材料的热导率和热膨胀系数不同，对加热速率的响应也不同。

热导率高的材料对加热速率的响应较快，而热膨胀系数大的材料则对加热速率的响应较慢。

因此，在控制加热速率时，需要根据材料的特性选择合适的加热方式和参数。

其次是加热设备的控制方式和精度。

加热设备的控制方式和精度直接影响加热速率的调节和控制。

现代加热设备通常采用电磁感应加热、电阻加热等方式，具有较高的加热速率和精度。

通过合理设置加热设备的参数，如电流、电压等，可以实现对加热速率的精确控制。

此外，加热速率的控制还需要考虑材料的形状和尺寸。

BH-IF钢超快速加热退火工艺
徐德超;李俊;孟庆格;刘沿东
【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2014(035)010
【摘要】研究了不同退火条件对BH-IF钢组织和织构演变及性能的影响.结果表明:随着加热速率的增加,BH-IF钢晶粒得到细化,但并不明显,强度和延伸率提高,再结晶织构仍为典型的管状γ织构;在超快速加热速率条件下,XRD织构分析显示BH-IF 钢γ取向纤维织构组分及强度差异缩小,各组分更趋均匀.随保温时间增加,γ取向纤维织构强度增加,因而由其决定的r值(塑性应变比)增加.在超快速加热速率条件下,试样平行于轧向的r0降低,而垂直于轧向的r90增加,其均值rm无明显变化.
【总页数】5页(P1412-1416)
【作者】徐德超;李俊;孟庆格;刘沿东
【作者单位】东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110819;东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110819;宝钢集团中央研究院,上海201900;宝钢集团中央研究院,上海201900;东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110819
【正文语种】中文
【中图分类】TG142
【相关文献】
1.超纯铁素体不锈钢爆炸复合板退火工艺研究 [J], 王强达;杨国俊
2.高频交变磁场作用下AISI 1045钢快速加热过程奥氏体相变的动力学建模 [J],
高恺; 郭健忠; 秦训鹏
3.409L超纯铁素体不锈钢厚板退火工艺研究 [J], 崔庆君;方剑锋;谢白玉;方健
4.45钢脉冲放电超快速加热淬火 [J], 刘阳春;周柏森
5.激光超快速加热下冷轧Cu30%Zn合金的再结晶织构 [J], 武保林;王轶农;胡广勇;左良;梁志德
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精 密 成 形 工 程第15卷 第11期156 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年11月收稿日期：2023-07-11 Received ：2023-07-11基金项目：国家自然科学基金（52265049）；甘肃省高等学校产业支撑计划（2022CYZC-26）；兰州理工大学红柳优秀青年支持计划（CGZH001）Fund ：The National Natural Science Foundation of China (52265049); Industrial Support Program for Colleges and Universities in Gansu Province (2022CYZC-26); Lanzhou University of Technology Support Plan for Excellent Young Scholars (CGZH001) 引文格式：贾智, 王彤, 赵小龙, 等. 高加热速度下温度对45#钢再结晶和晶界特征的影响[J]. 精密成形工程, 2023, 15(11): 156-163.JIA Zhi, WANG Tong, ZHAO Xiao-long, et al. Effect of Temperature on Recrystallization and Grain Boundary Characteristics of 45# Steel at High Heating Rate[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2023, 15(11): 156-163.高加热速度下温度对45#钢再结晶和晶界特征的影响贾智1a,1b ，王彤1a,1b ，赵小龙2，罗晓阳2，王慧芳1a,1b ，张鹏飞1a,1b ，汪彦江1a,1b（1.兰州理工大学 a.材料科学与工程学院 b.省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州 730050；2.酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 碳钢薄板厂，甘肃 嘉峪关 735100） 摘要：目的 针对45#钢的再结晶行为受退火工艺的影响较大这一问题，研究了2种加热速度下不同退火温度对45#钢再结晶行为、再结晶形核长大机制以及晶界特征分布的影响规律。

退火工艺对IF钢显微组织与力学性能的影响郭文渊;李俊;孟庆格【摘要】对IF钢板分别进行了模拟连续退火和快速退火,运用EBSD技术对退火钢板的显微组织进行了研究,测试了退火钢板的力学性能,探讨了退火工艺对IF钢显微组织与力学性能的影响.结果表明:与模拟连续退火工艺相比,快速退火工艺使IF钢板晶粒更加细小均匀且同样具有强烈的γ-<111>//ND再结晶织构,但导致IF钢规定非比例延伸强度Rpo.2升高,断后伸长率降低,塑性应变比r9O降低.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2011(032)004【总页数】5页(P9-12,30)【关键词】IF钢;退火;显微组织;力学性能【作者】郭文渊;李俊;孟庆格【作者单位】上海宝钢包装有限公司,上海201908;宝山钢铁股份有限公司,上海201900;宝山钢铁股份有限公司,上海201900【正文语种】中文【中图分类】TG142.1+4无间隙原子钢(interstitial-free steel，简称IF钢)因其优异的深冲性能而成为继沸腾钢、铝镇静钢之后的第三代汽车冲压用钢，这解决了汽车上一些难冲件的成形问题［1］。

已有研究表明，IF钢之所以具有优异的深冲性能应与其具有强烈的{111}再结晶织构密切相关［2～4］。

目前，在国内一些主要钢厂，IF钢的最终退火方式为连续退火。

与罩式退火工艺相比，连续退火工艺大大节省了退火时间，减少了能源消耗，从而降低了生产成本，不过其整个退火流程仍需花费十分钟左右的时间。

在当前的节能减排背景下，有研究者提出对带钢采用快速加热、短时保温或不保温然后快速冷却的快速退火工艺，这样就可以大幅度地缩短连续退火时间，减少能量消耗从而降低生产成本。

目前，相关研究者已经在某些钢种的快速退火方面进行了初步研究［5］，但是关于IF钢快速退火的研究还未见报道。

本文对IF钢板分别进行了模拟连续退火和快速退火，并运用EBSD技术对实验钢板的显微组织进行了研究。

热镀锌连续退火工艺对高强IF钢组织和性能的影响胡宽辉;田德新;冯冠文;段小平;严龙【摘要】The influence of continuous annealing on the properties and microstructure and particle of second phase of high-strength IF steel was studied. The hot simulation of different temperature and different holding time continuous annealing was performed on EU AV hot dip process simulator. Universal testing machine,optical microscope and transmission electron microscope were used to examine the annealed samples. It was proved that there is a close relationship between the mechanical properties, the microstructure, the second phase's shape. The effect of continuous annealing on the mechanical properties and the microstructure and the second phases was obtained.%研究了热镀锌连续退火工艺对高强IF钢性能、组织及第二相粒子析出的影响.利用EU AV型热浸镀工艺模拟实验机对热镀锌高强IF钢进行了不同连续退火温度以及在同一温度下分别保温不同时间的连续退火工艺模拟实验.用万能试验机、光学显微镜、透射电子显微镜对样品的性能、组织和第二相粒子进行了检测分析.结果表明:热镀锌连续退火工艺直接影响产品的力学性能、微观组织和第二相粒子的析出,并得出了退火工艺对产品性能、组织和第二相粒子的影响规律.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】5页(P50-54)【关键词】高强IF钢;连续退火;组织;第二相粒子【作者】胡宽辉;田德新;冯冠文;段小平;严龙【作者单位】武汉钢铁集团公司研究院,武汉430080;武汉钢铁集团公司研究院,武汉430080;武汉钢铁集团公司研究院,武汉430080;武汉钢铁集团公司研究院,武汉430080;武汉钢铁集团公司研究院,武汉430080【正文语种】中文【中图分类】TG142.120世纪90年代以来，随着冶金技术的进步和汽车工业的发展，我国开始对超低碳钢系列产品进行研究，作为第三代深冲钢的IF钢（即无间隙原子钢）得到迅速的开发和应用［1－3］。

对IF钢组织性能影响因素的分析IF钢(Interstitial Free Steel)又叫无间隙原子钢，是继沸腾钢与铝镇静钢之后自动化工业广泛应用的又一代深冲用钢。

IF钢的特点是含碳量很低，参加Ti 和Nb之后，形成Ti和Nb的C、N化合物。

由于钢中无间隙原子，而使其具有优异的深冲性能：高塑性应变比、高延伸率、高硬化指数以及较低的屈强比，并具有优异的非时效性，因此被誉为第三代超深重用钢而广泛应用于汽车制造等行业[1]。

IF钢按添加的微合金元素不同，通常分为Ti—IF钢、Nb—IF钢和(Nb+Ti)一IF钢，影响IF钢组织性能的因素有很多，总结起来有两大类：一是材质本身的因素，包括所含化学成分的影响，二是加工工艺的影响。

下面分别就两方面的影响因素予以具体阐述。

首先，介绍一下IF钢的成型性及其评价。

〔一〕IF钢的成型性及其评价汽车用钢板几乎全部经过冲压成型，所以成型性的好坏是材料面临的首要问题。

所谓成型性是指钢板在承受变形过程中抵抗失效的能力。

它除了与材料本身特性有关外还与变形条件有关。

评价钢板成型性能的指标有两大类，即根本成型性能指标和模拟成型性能指标。

前者是对材料本身性能的反映，取决于材料生产过程中的冶金因素；后者是对材料在*种变形条件下成型性能的反映，与具体的变形工艺有关。

与上述两大类成型性能指标相对应的实验方法中，应用最广泛的的成型性能实验是单向拉伸实验，而Swift冲杯实验、扩孔实验、极限拱高实验都是模拟成型性能实验。

单向拉伸实验获得两个主要的根本成型指标：加工硬化指数(n值)和塑性应变比(r值)，同时还可获得屈服强度(Ys)、拉伸强度(Ts)和延伸率等。

加工硬化指数(n值)是钢板在塑性变形过程中形变强化能力的一种量度，是评价板材在拉胀时成形性能的指标。

钢板在成形过程中，变形大的部位首先硬化，n值越高，硬化程度越强，变形越困难，促使变形小的部位的金属向变形大的部位流动，使整体钢板变形区域均匀，从而提高了钢板的成形性能。

首钢科技2019年第1期IF钢热轧加热温度和连退温度对连退成品质量的影响壬林I于洋I壬畅'张栋'王明哲$焦会立$（首钢集团有限公司技术研究院A（北京首钢股份有限公司）2摘要以深冲钢DC06为研究对象，在实验室条件下，模拟分析了不同连铸坯加热温度（1150-1250七）和不同连退温度（760-840工艺组合下IF钢连退成品的微观组织、析出物和力学性能。

研究结果表明，降低连铸坯加热温度可以粗化连退成品的晶粒和析出物，提高连退成品的应变硬化指数和断后伸长率，并降低连退成品的强度。

在连退成品性能要求一定的情况下，可以配以更低的连退温度，从而实现降本增效。

关键词连铸坯加热连退温度IF钢力学性能Effect of Reheating Temperature and Continuous Annealing Temperature on Product Quality of Continuous Annealed IF Steel WANG Lin1YU Yang1WANG Chang'ZHANG Dong1WANG Mingzhe2JIAO Huili2 (Research Institute of Technology of Shougang Group Co.,Ltd.)1(Beijing Shougang Co.,Ltd.)2 Abstract Taking deep drawing steel DC06as the research object,the microstructure,precipitates and mechanical properties of continuous annealed IF steel products were simulated and analyzed under different reheating temperatures(1150〜1250兀)and different continuous annealing temperatures(760〜840兀)in laboratory.The results showed that lower reheating temperature of continuous casting slab could coarsen the grains and precipitates,improve the strain hardening index and elongation after fracture,and reduce the strength of the final products.For certain mechanical properties requirement of the final product,lower continuous annealing temperature could be matched to achieve cost reduction and efficiency increase.Key Words slab reheating,continuous annealing temperature,IF steel,mechanical propertiesIF钢（无间隙原子钢）采用超低碳设计,碳含量一般在0.01%以下。

热处理对钢材料的退火效果及其影响因素研究热处理是一种常用的金属材料处理方法，可以改变材料的性能和组织结构。

而退火是热处理中的一种重要方法，通过对钢材料的加热和冷却控制，使其组织结构发生改变，并影响其力学性能、导热性能和电磁性能。

本文将对热处理对钢材料的退火效果及其影响因素进行深入探讨。

一、热处理对钢材料的退火效果1. 组织结构的调整热处理中的退火过程可以对钢材料的组织结构进行调整。

在高温下加热，使钢材料内部的晶粒粗化和再结晶，进而消除应力，提高塑性和韧性；在适当的冷却速度下，使晶粒再细化，提高材料的强度。

通过调整加热温度和冷却速度，可以获得理想的组织结构，进而改善钢材料的力学性能。

2. 性能的提升退火过程可以改善钢材料的力学性能。

通过退火处理，钢材料的强度和硬度可以得到提升，同时具有良好的韧性和塑性。

这是因为退火过程中晶粒的再结晶和再织构能够消除应力集中和晶界势能，提高了钢材料的韧性，同时晶粒再细化也有助于提高材料的强度。

3. 还原应力在钢材料的加工过程中，会引入一定的应力。

退火过程中，通过加热和冷却的控制，可以有效地消除这些残余应力，使钢材料恢复到较为稳定的状态。

这对于提高材料的稳定性、延长使用寿命非常重要。

二、影响热处理效果的因素1. 温度退火温度是影响退火效果的关键因素之一。

温度过高或过低都会影响晶粒尺寸的形成和再结晶的程度。

一般来说，较高的退火温度可以使晶粒尺寸增大，较低的温度可以使晶粒尺寸细化。

因此，在进行钢材料的退火处理时，需要根据具体材料的需求选择适当的退火温度。

2. 冷却速度退火后的冷却速度也会对钢材料的性能产生影响。

较快的冷却速度可以加快再结晶过程，使晶粒尺寸细化，提高材料的强度；较慢的冷却速度则有助于减少晶界的能量，提高材料的韧性和延展性。

因此，在选择退火的冷却速度时，需要综合考虑材料的性能需求。

3. 保温时间保温时间也是影响钢材料退火效果的重要因素之一。

较长的保温时间有助于晶粒的再结晶和再织构，可以获得较好的力学性能；较短的保温时间则可能导致晶粒尺寸过大。

加热温度和冷却速度对钢性能的影响1.钢的退火退火是生产中常用的预备热处理工艺。

大部分机器零件及工、模具的毛坯经退火后，可消除铸、锻及焊件的内应力与成分的组织不均匀性；能改善和调整钢的力学性能，为下道工序作好组织准备。

对性能要求不高、不太重要的零件及一些普通铸件、焊件，退火可作为最终热处理。

钢的退火是把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。

退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力并为零件最终热处理作好组织准备。

钢的退火工艺种类颇多，按加热温度可分为两大类：一类是在临界温度（Ac3或Ac1）以上的退火，也称为相变重结晶退火。

包括完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火和扩散退火等；另一类是在临界温度（Ac1）以下的退火，也称低温退火。

包括再结晶退火、去应力和去氢退火等。

按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火等。

2.钢的淬火与回火钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。

淬火能显著提高钢的强度和硬度。

如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。

所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。

2.1 钢的淬火淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于临界冷却速度（Vc）冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。

2.2 钢的回火回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时间后，以适当方式冷到室温的热处理工艺。

它是紧接淬火的下道热处理工序，同时决定了钢在使用状态下的组织和性能，关系着工件的使用寿命，故是关键工序。

回火的主要目的是减少或消除淬火应力；保证相应的组织转变，使工件尺寸和性能稳定；提高钢的热性和塑性，选择不同的回火温度，获得硬度、强度、塑性或韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。

热处理工艺对钢材的退火效应和晶界强化效应的调控热处理是钢材加工中一种重要的工艺，可以对钢材的性能进行调控和优化。

其中，退火效应和晶界强化效应是热处理中常用的调控手段。

退火是一种通过加热和保温使钢材获得较低硬度和高韧性的方法。

退火可以改变钢材的晶体结构，减少晶界和错位点的数量，使钢材内部的应力释放，并提高其可塑性。

退火分为多种类型，例如全退火、球化退火、等温退火等。

在退火过程中，钢材在高温下达到均匀的晶体结构和较低硬度，使其具有良好的可塑性、韧性和延展性。

退火过程中晶界强化效应的调控对钢材的性能有着重要的影响。

晶界指的是不同晶粒之间的界面，而晶界强化效应是指这些晶界对钢材性能的增强作用。

在钢材中，晶界是钢材中的弱点，因为晶界是结构不完整的地方，容易形成位错和裂纹。

退火可以消除一部分位错和裂纹，并在晶界处形成有序排列的原子行列，从而提高钢材的强度和韧性。

此外，通过调控退火工艺的参数，可以控制晶界强化效应的程度，进一步提高钢材的性能。

例如，通过适当的退火温度、保温时间和冷却速率等因素的控制，可以使钢材在保持一定韧性的同时，获得较高的强度。

除了退火工艺外，还有其他一些热处理工艺可以调控钢材的退火效应和晶界强化效应。

其中，淬火是通过迅速冷却钢材，使其快速固化，形成具有高强度的马氏体组织的方法。

淬火会导致钢材内部的应力积累，并在晶界处形成大量位错，从而增强钢材的硬度和强度。

但淬火过程中也会导致钢材的脆化现象，因此需要进一步进行回火处理，以提高钢材的韧性。

总之，热处理工艺对钢材的退火效应和晶界强化效应的调控是钢材加工中非常重要的一环。

通过合理地选择和控制热处理工艺的参数，可以使钢材获得良好的可塑性、韧性和强度，满足不同工程应用的需求。

此外，热处理工艺的优化也是实现钢材加工工艺的一种重要手段，对提高钢材的质量和效益具有积极的意义。

热处理是钢材加工中一项重要的工艺，可以通过调控退火效应和晶界强化效应来改善钢材的性能。

高温热处理对钢材组织与性能的影响研究高温热处理是一种广泛应用于钢材冶金加工领域的工艺，通过控制钢材的加热温度和保温时间，可以显著改变钢材的组织和性能。

在本文中，我们将深入探讨高温热处理对钢材组织与性能的影响，并分析其机理与应用。

首先，高温热处理对钢材的晶粒尺寸和晶界特征有着重要影响。

高温下的加热过程能够促进晶体内部的扩散，使得晶粒迅速长大，晶界则得以清晰明确地形成。

通过控制加热温度和保温时间，可以实现对晶粒尺寸的控制，从而调节钢材的力学性能。

大晶粒结构具有较好的塑性和韧性，适合用于制造低强度要求的零部件。

而细晶粒结构则具有较高的强度和硬度，应用于制造高强度要求的零部件。

此外，适当的晶界特征也能够提高钢材的耐腐蚀性能，减少在使用过程中的损伤。

其次，高温热处理还能够对钢材的碳含量和相组成进行调控。

在高温下，钢材中的碳原子会发生扩散，一部分进入到晶界细胞间隙中，形成碳化物。

经过适当的冷却过程，钢材中的碳化物相将具有不同的形态和分布。

利用这种机制，可以通过高温热处理来控制钢材中的马氏体含量和珠光体含量，从而调节钢材的硬度和韧性。

通过合理设计高温热处理工艺参数，可以在不同应用领域中获得所需的性能组合，如高强度高韧性钢材、耐磨耐腐蚀钢材等。

此外，高温热处理还可改善钢材的形变加工性能。

在冷态下，钢材容易发生空洞、裂纹等缺陷，限制了其进一步加工的能力。

通过高温热处理，可以减少或消除这些缺陷，提高钢材的塑性和可延展性。

在热态下进行的形变加工过程，如热轧、热锻等，可以得到较大的变形能量吸收和细化晶粒的效果，从而获得更好的加工性能。

这在制造大型结构件和复杂形状零件时非常有价值。

最后，高温热处理还可以研究钢材的热稳定性和相变规律。

通过高温下的相变实验和热循环实验，可以评估钢材在不同温度范围内的热稳定性，并预测其在使用过程中的变形和破坏行为。

这为钢材的设计和选用提供了重要依据。

同时，通过对钢材相变过程的观察和分析，可以进一步理解钢材中相的形成与消失机制，为新材料的研发和设计提供启示。

收稿日期:2008-02-26基金项目:北京市科委重大项目(D07010300700701).作者简介:李姚兵(1983 ),男,安微安庆人,硕士研究生,主要从事IF 钢研究.成分和工艺对Nb+Ti-IF 钢组织和性能的影响李姚兵,杨雪梅,苏 岚,赵爱民,周 欢(北京科技大学冶金工程研究院,北京 100083)摘要:以Nb+Ti-IF 钢为研究材料,进行了实验分析,根据实验结果,从化学成分、卷曲温度、冷轧压下率、退火工艺等方面分析了该材料的组织与性能.关 键 词:Nb+Ti-IF 钢;组织;性能中图分类号:TG146.21 文献标识码:A文章编号:1671-0924(2008)05-0035-05Effect of Chemical Components and Process on Structureand Property of Extra low Carbon Nb +Ti IF SteelLI Yao bing,YANG Xue mei,S U Lan,Z HAO Ai min,Z HOU Huan(Research Insti tute of Metallurgy Engineeri ng ,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China)Abstract:With Nb+Ti IF steel as subject of study,experiments are conducted.Based on the e xperiment results,the characteristics of its structure and property are studied from the chemistry c omposition,the coiling temperature,the cold rolling ratio,and annealing process.Key words:Nb+Ti IF steel;structure;property 超低碳无间隙IF 钢是继沸腾钢、低碳铝镇静钢后的第3代冷轧冲压用钢,以优良的深冲性能和非时效性被广泛地应用于汽车中的复杂冲压件、外覆盖板及高成形镀锌钢板的制造.根据加入合金元素的不同,工业生产的IF 钢可分为3类[1]:Ti-IF 钢,Nb-IF 钢和Nb+Ti-IF 钢,其中Nb+Ti-IF 钢由于同时具有Ti-I F 钢和Nb-I F 钢的优点而得到大力研究和广泛应用.该材料主要通过钛和铌来清除钢中的C,N 间隙原子,从而得到优良的超深冲性能.1 实验材料和方法1.1 实验材料实验用钢的化学成分如表1所示.采用Nb,Ti 复合添加IF 钢.Ti 在与C 结合之前先与N,S 结合形成化合物,在Ti 含量充分的情况下,加入的Nb 以固溶方式存在于钢中.实验中Ti *=Ti/3.43N+1.5S+4C,其中各元素含量为质量分数.1.2 实验方法铸坯为35mm 100mm 100mm 的规格,经1150!均热1h,热轧成4mm 的规格,终轧温度为900!,层流冷却至卷曲温度.为模拟热卷曲,热轧板以640!,680!,720!均热0.5h 后随炉冷却.酸洗后,热轧板以75%,80%,85%,90%轧制压下率冷轧成不同薄规格.为模拟连续退火工艺,这些冷轧板在830!,850!,870!,890!的第22卷 第5期Vol.22 No.5重庆工学院学报(自然科学)Journal of Chongqing Institute of Technology(Natural Science)2008年5月May 2008不同盐浴温度中保温60~120s,然后进行空冷.退火后试样沿轧制方向线切割成标距为50 mm的拉伸试样,力学性能测试设备为MTS810试验机,拉伸方向产生15%应变时,测得r值.退火板上取12mm10mm金相试样,观察平行轧向的侧面金相组织.试样经过200~1200#金相水砂纸逐级打磨后,在预磨机上进行抛光,然后用4%硝酸酒精侵蚀.制备好的试样在Laborlux12型光学显微镜下观察,并进行晶粒度评级.采用X射线衍射(XRD)织构分析试样.取退火薄板,线切割加工成24mm14mm.使用200~600号砂纸进行打磨至1/4处表面,在D5000X射线织构衍射仪上,用X射线衍射法对待测定表面首先测定(110),(200),(211)3张不完整极图,并计算出三维取向分布函数(ODF).2 实验结果与分析2.1 成分对成形性能的影响奥氏体区热轧,720!卷取,经80%冷轧总压下率冷轧后,在850!高温保温80s退火,不同实验钢的力学性能如表2所示.表1 实验钢的化学成分/%编号C Si Mn P S N Als Nb Ti T i* S50.003<0.030.130.0060.0040.0044<0.0050.00960.036 1.09 S60.0030.030.16<0.0050.0040.00250.0250.010.057 2.14表2 不同成分IF钢的力学性能钢号Ti* s/MPa b/MPa s/ b /%n值r值S5 1.092293160.7348.40.271 1.85 S6 2.141363270.4248.60.279 2.01从表2可以看出,S5和S6实验钢的Nb含量均在0.01左右,而S5实验钢Ti*为1.09,S6实验钢Ti*为2.14.力学性能的主要差别在于S5屈服强度高达229MPa,r值为1.85,而S6屈服强度为136MPa,r值为2.01.S5钢含N量较高,导致其具有很高的屈服强度,S6钢较高的含Ti量使得其抗拉强度略高于S5钢.而微合金元素加入的根本目的是清除钢中的C,N间隙原子,从而得到优良的超深冲性能.显然Ti*=Ti/3.43N+1.5S+4C为2.14的S6钢r值明显高于S5,所以适当的Ti与C,N,S质量分数之比是获得优良深冲性能的保证.而程国平等人[2]的研究对于超低碳IF钢在Ti/ (C+N+S)(at%)比为1.8~ 2.8时,Nb含量在0.01%左右,IF钢均满足深冲性能要求,实验结果与此结论相一致.2.2 卷曲温度对性能的影响在奥氏体区热轧,经640!,680!,720!不同温度卷取后,经80%冷轧总压下率冷轧,在850 !高温保温80s退火,从表3可以看出,不同的卷曲温度下 s, b, ,n值变化不大,而r值变化明显,在720!卷曲时,r值最大,为2.01.图1更直观地反映各性能的变化规律.因此,较高的卷曲温度有利于提高r值,获得优异的深冲性能[3].这是因为高温卷取有利于碳氮化物的析出和粗化,粗大的析出物对后续再结晶连续退火阶段IF钢的晶界迁移钉扎作用小,有利于{111}织构的充分发展,从而得到较高的r值[4].2.3 冷轧压下率对组织与性能的影响冷轧对退火IF钢性能的影响主要是冷轧总压下率.若没有冷轧变形,就不会有退火过程的再结晶,从而也就无法获得较强的{111}有利织构和高的r值.因此,在适当的成分和合理的热轧之后,保证充分的冷轧总压下率是获得高r值的重要条件.实验选取S6钢中卷取温度为720!的热轧板,经75%,80%,85%和90%不同的总压下率冷轧后,在850!高温退火,退火保温时间为80s.研究冷轧压下率对性能与织构的影响.36重庆工学院学报表3 不同卷曲温度IF 钢的力学性能钢号卷曲温度/!s /MPa b /MPa s / b /%n 值r 值S67201363270.4248.60.279 2.016801433080.4649.40.284 1.846401343230.4246.20.2791.86图1 不同卷曲温度IF 钢的力学性能变化规律表4 不同冷轧压下率的IF 钢的力学性能钢号冷轧压下率/%s /MPa b /MPa s / b /%r 值n 值S6751233290.3746.8 1.840.279801313330.3947.1 1.970.276851323330.4044.7 2.100.275901373280.4244.91.890.265图2 IF 钢ODF 截面, 2=45∀37李姚兵,等:成分和工艺对Nb+Ti-IF 钢组织和性能的影响通过表4可以看出随冷轧压下率的增大,r值增加,85%的冷轧压下率时,r值最大,为2.1,超过85%时,r值下降.从图2可以看出当冷轧总压下率达到75%以上时,!纤维织构就很强烈,并不随冷轧总压下率的增大而增强,而是保持在相当高的强度,而且在!取向线上织构密度分布趋势保持不变,即从{111}<110>到{111}<112>逐渐增强,最强点在{111}<112>附近.表5给出了IF钢各织构的定量分析结果, {111}/{100}比值在75%到85%增大,但增幅很小,达到90%时,降低很多.r值与{111}/{100}比值有关,{111}/{100}越高,r值越高,深冲性能越好.压下率为85%时{111}/{100}比值最大,r值最大为2.10.根据研究[5-6],冷轧总压下量对{111}//ND 织构的影响为:压下量不超过某一数值时, {111}//ND随压下量的增加而增强;而压下量超过某个数值时,由于宏观变形方式变化,虽然变形织构增强,但其稳定取向发生转移,r取向越来越弱,a取向越来越强,r值降低.因此,对于普通IF 软钢选择85%的冷轧压下率时,r值最高,深冲性能最好.2.4 退火温度对组织与性能的影响再结晶退火是一个关键的工艺环节.在退火过程中要完成铁素体再结晶及晶粒长大和发展再结晶织构,所以退火直接决定了钢板的深冲性能.退火工艺中主要参数有退火温度和保温时间.S6钢卷取温度为720!,经85%的总压下率冷轧后,采用不同退火温度退火,退火保温时间为80 s.力学性能数据见表6,图3为不同退火温度下的金相组织.表5 不同冷轧总压下率下IF钢各织构的定量分析结果冷轧总压下率/%{111}织构/%{100}织构/%Goss织构/%{111}/{100} 7515.52 6.88 4.04 2.268016.20 6.59 3.64 2.408516.28 6.60 3.63 2.469015.358.12 3.87 1.89表6 不同退火温度下IF钢的力学性能钢号退火温度/! s/MPa b/MPa s/ b /%r值n值S68301393350.4244.6 1.910.274 8501313330.3944.7 1.970.276 8701323280.4045.3 2.000.277 8901513220.4741.9 2.000.276从表6看出,在高温退火条件下,退火温度对超低碳Ti+Nb-IF钢屈服强度、抗拉强度及屈强比影响不大.但是当退火温度高于870!时,随着退火温度的提高,屈服强度呈明显上升的趋势,这是由于NbC的溶解造成的.NbC粒子溶解温度约为830!,NbC溶解后其固定碳氮间隙固溶原子的作用消失,从而使钢中存在了一定量的间隙,原子C固溶于钢中,使钢的屈服强度上升. 从图3可以看出退火温度对IF钢组织影响不显著,在870!以下退火,组织晶粒度为8级,但是在890!下退火,组织晶粒相对要大些,晶粒度为7.5级.850!以上时,r值随退火温度变化不明显,r值保持在1.95左右.在高温退火条件下,保温时间对力学性能影响很小,保温时间一般为60~ 120s.38重庆工学院学报图3 不同的退火温度下金相组织3 结论1)超低碳Nb+Ti-I F钢,Nb#0.01%,当微合金元素Ti*=Ti/(3.43N+1.5S+4C)=2.14时,在奥氏体区终轧,卷曲温度为720!,冷轧压下率85%,退火温度为850!,时间为80s,可获得较好的深冲性能,r=2.01.2)高温卷曲有利于提高r值,获得优异的深冲性能.3)冷轧压下量在75%~85%之间,随压下率的增加,r值增大,超过85%时r值下降.4)在850!时盐浴退火,Nb+Ti-IF钢的综合力学性能优异.提高退火温度,NbC的溶解使其固定碳氮间隙固溶原子的作用消失,使钢的屈服强度上升.参考文献:[1] 崔德理,王先进,金山同.超低碳钢的历史与发展[J].汽车技术,1994(4):38-46.[2] 程国平,茹铮,袁明生.钛、铌添加量对超深冲IF钢板力学性能的影响[J].钢铁,1999,34(5):47-50. [3] 马衍伟,茹铮,王先进.超深冲IF钢的生产工艺及其技术要求[J].轧钢,1998(2):6-9.[4] 周欢.超低碳T i+Nb-IF钢组织和性能的研究[D].北京:北京科技大学,2007:1-55.[5] 张倩,何崇智.超深冲无间隙原子钢的织构与成形性[J].钢铁研究学报,1996(8):15-19.[6] 康永林.现代汽车板的质量控制与成形性[M].第1版.北京:冶金工业出版社,1999:1-91.(责任编辑 陈 松)(上接第31页)试验结果表明,在有足够的保护层厚度的条件下,含钢量越大的型钢混凝土柱其抗震性能越好.但是,考虑到施工方便程度、使用条件及经济性,建议以3.5%~7%作为我国型钢高强混凝土柱合理用钢量的范围.参考文献:[1] 赵鸿铁.钢与混凝上组合结构[M].北京:科学出版社,2001.[2] 李俊华,赵鸿铁,薛建阳.型钢高强混凝土柱延性的试验研究[J].西安建筑科技大学学报:自然科学版,2004(12):383-386.[3] 蒋东红,王连少,刘之洋.钢骨高强混凝土框架柱开裂荷载的试验研究[J].四川建筑科学研究,2002(9):7-10.[4] 中华人民共和国行业标准JGJ138-2001.型钢混凝土组合结构技术规程[R].北京:中国建筑工业出版社,2002.[5] 贾金青.钢骨高强混凝土短柱及高强混凝土短柱力学性能的研究[D].大连:大连理工大学,2000.[6] 贾金青.高强混凝土框架短柱力学性能的试验研究[J].建筑结构学报,2001,22(3):43-47.[7] 李俊华,赵鸿铁,薛建阳,等.型钢高强混凝土柱若干问题的探讨[J].西安建筑科技大学学报:自然科学版,2004(3):44-47.[8] 李红.型钢与混凝土粘结性能的试验研究[D].西安:西安建筑科技大学,1995.(责任编辑 陈 松)39李姚兵,等:成分和工艺对Nb+Ti-IF钢组织和性能的影响。