IF钢的工艺性能及概述

无间隙原子钢（interstitial-free steel）,是一种借助于高新的冶炼技术和加工工艺而生产出来的８０年代的新型深冲薄板钢。由于在铁素体中几乎没有固溶的自由碳、氮之类的间隙原子存在，因而具有极为优良的冲压成型性能，故称为IＦ超深冲薄板钢。

IF钢是在超低碳钢中加入适量的钛或铌，使钢中的碳、氮间隙原子完全被固定成碳、氮化物，钢中没有间隙原子存在而称之。

IF钢具有高的塑性应变比（F值高）和应变硬化指数（n值高），故其成形性好，无时效，无屈服平台，是近期新开发的具有极优深冲性能的批三代冲压用钢，特别适用于形状复杂，表面质量要求特别严格的冲压件。

一、 国内外生产及使用情况

IF钢的发展与冶金装备和工艺的进步密不可分，其发展经历了几个时期。COMSTOCK等人在1949年提出了IF钢的概念，但当时低碳钢中一般含0.05％C、0.003％N，那么按Ti〉4（C+N）计算，固定C、N所需的Ti量约为0.25-0.35％，由于Ti价格较贵，当时工业生产是不现实的。60年代后期，真空脱气技术应用于冶金工业，钢中的碳含量降至0.01％以下，使生产商品IF钢成为可能，但当时采用的是罩式退火工艺，IF与铝镇静钢相比，虽然性能好，但成本仍然很高，所以仅用于少量特殊难冲压件（即无法用铝镇静钢生产的零件）。70年代，世界上出现了连续退火机组，用铝镇静钢在连续退火线上是无法生产出与罩式退火相媲美的深冲板，需要开发与连续退火相适应的钢种（即IF钢）。此外，IF钢使得在连续热镀锌线上生产出具有良好成型性的镀锌板成为可能，所以IF钢的产量明显增加。自80年代以来，冶金生产技术进一步得到发展，采用底吹转炉和改进的RH真空处理可以经济地生产出C≤20ppm的超低碳钢，连铸保护浇铸可以有效控制增碳、增氮，防止二次氧化。此外，汽车工业对深冲性的要求也越来越高，IF钢得到迅猛发展。IF钢应用范围从最初仅限于难冲压件几乎扩展到汽车上所有深冲件。IF钢的品种也已系列化，可以满足汽车用钢所提出的各种性能要求：如深冲性、高强度、耐蚀性、BH性，超低碳钢的生产已成为一个国家汽车用钢板生产水平的标志,超低碳钢已成为继沸腾钢的铝镇静钢之后的新一代(第三代)冲压用钢,它代表了当今冲压用钢板发展的最高水平,是今后冲压用钢的发展方向。据文献报道[1]，全世界IF钢的年产量已达1500万吨，生产厂家主要分布在日本（约800万吨），北美和欧洲。

第３３卷第２期　２０１１年４月　山’东　

Ｓｈａｎｄｏｎｇ　冶　金　

Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｖ０１．３３　Ｎｏ．２　Ａｐｒｉｌ　２０１１　

Ｌ　Ｌ　Ｌ　Ｌ爿Ｌ　．　ｊ　《生产技术》　

１　ｔ，　ｔ　ｌ　Ｉ　Ｔｌ—ＩＦ钢冲压用冷轧钢带Ｓｔ１　４的生产工艺分析　

孙德朋，张磊，董振鲁，魏代斌，李敏　

（济钢集团有限公司，山东济南２５０１０１）　

摘　要：采用转炉一ＬＦ—ＲＨ一连铸一热轧一酸洗一冷轧一退火一精整的工艺路线，通过严格控制ｃ含量，制定合理的工艺　参数，生产的Ｔｉ—ＩＦ冲压用Ｓｔｌ４￣带产品具有均匀的铁索体组织，良好的综合力学性能和深冲性能，平均ｒ值为２．２，能满足　

复杂冲压件的使用要求。　

关键词：Ｔｉ—ＩＦ钢；Ｓｔｌ４；冷轧钢带；成分控制；生产工艺；塑性应变比　中图分类号：ＴＧ３３５．５　６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—４６２０（２０１１）０２—００２１—０２　

１　前言　

ＩＦ是Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ　Ｆｒｅｅ的缩写，因此ＩＦ钢又称“无　

间隙原子钢”，由于钢中没有间隙固溶的Ｃ、Ｎ原子　

存在，该钢具有优良的深冲性能和非时效性。ＩＦ钢　

在成分上的特点是超低碳，微合金化，基本无Ｃ、Ｎ　

间隙原子，钢质纯净。通过在超低碳钢中加入Ｎｂ或　

Ｔｉ微合金元素，形成碳、氮化物析出，达到无间隙原　

子的目的。在制造过程中要求炼钢连铸工序钢水超　

低碳处理，纯净化处理，减少微合金元素Ｎｂ或Ｔｉ的　

加入量。本研究主要探讨Ｔｉ—ＩＦ钢冲压用冷轧钢带　

Ｓｔｌ４的工艺路线制定及参数控制。　

２技术要求及工艺路线　

Ｓｔｌ４的性能要求见表ｌ。　表１　Ｓｔ１４的屈服强度、抗拉强度、延伸率　

兄／ＭＰａ删　０　０　≤．５　＞Ｏ．５～≤．７　＞０．７　１１０～１９０　２７０～３３０≥３６　≥３８　／＞４０≥１．９／＞０．２００　

注：Ｉ）拉伸试验横向于轧制方向取样，试样形状／，ｏ＝８０　ｍｍ，６＝　

２Ｏ　ｍｍ；力学性能数值只适用于冷平整重轧状态。２）在屈服强度不　

IF钢基础知识

IF钢（interstitial-free steel）又称无间隙原子钢，在IF钢中，由于C、N含量低,在加入一定量的Ti、Nb使钢中的C、N原子被固定成为碳化物、氮化物或者碳氮化物，从而使钢中没有间隙原子的存在，故称为无间隙原子钢，即IF钢，有时也称超低碳钢，具有极优异的深冲性能，现在伸长率和r值可达50%和2.0以上，在汽车工业上得到了广泛应用。

IF钢在1949年首次被研制成功，其基本原理是在钢中加入一定比例的Ti，使钢中固溶C和N的含量降到0.01%以下，使铁素体得到深层次的净化，从而得到良好的深冲性能。但由于受到当时冶炼技术的限制，钢中原始的固溶C、N含量较高，所以需要加入的Ti含量也很高，达到了0.25-0.35%，Ti是一种价格非常昂贵的稀有合金元素，在当时更是如此，因而阻止了其当时的商业化进程。直到1967-1970，由于真空脱气技术在冶金生产中的应用，大大减少了需要添加的Ti合金元素含量(大约为0.15%左右)才正式出现了商用的IF钢，几乎在同时，人们也发现了Nb具有和Ti几乎相同的作用，但还是受到价格因素的制约，其应用也只限于少量特殊的零件。20世纪70年代在日本开始用连退线生产少量的IF钢，70年代末，IF钢成分大致为：0.005-0.01%C、0.003%N、0.15%Ti或Nb。到20世纪80年代，冶炼技术进一步发展，采用改进的RH处理可经济的生产C≤0.002%的超低碳钢，RH处理时间也缩短到10-20min。现代IF钢的成分大致为：C≤0.005%、N≤0.003%，Ti或Nb一般约0.05%。到1994年全世界IF钢的产量超过了1000万吨。归根到底，IF钢的迅速发展来自于市场需求的急剧增加和生产成本的降低。

IF钢目前主要用于汽车的深冲级和超深冲级冲压件的生产。用普通冷轧板冲制形状特别复杂、应变量大的特大变形零件，废品率常在3％~8％，有时高达30％ 由此开发出的第三代深冲钢，即IF钢。20世纪80年代以来，IF钢在国际范围内取得飞速发展，1997年仅日本的IF钢产量就已达到1000万吨。IF钢取得迅速发展的关键在于两大突破：成本降低；市场需求增加。在IF钢中，根据添加的微量合金元素的不同，可将IF钢分为Ti-IF钢、Nb-IF钢和(Ti+Nb)-IF钢三大类。由于IF钢具有非时效性和深冲性，所以以IF钢为基础，己开发出众多超低碳钢系列产品。如含P、Cu、Mn高强超深冲钢板和BH钢板。超低碳钢系列几乎可以满足汽车用钢所提出的各种性能要求，如深冲性、高强度、防腐蚀性等。它的生产已成为一个国家汽车用钢生产水平的标志。

・４０・　梅山科技　２０１２年第１期　

ＩＦ钢铁素体￣ＬＳＷＪ的研究　

吕　锐黄海沈鹏杰　刘学四　

（梅山钢铁公司制造管理部　南京２１００３９）　

摘要：通过Ｔｉ—ＩＦ钢在梅钢１４２２机组上进行铁素体区热轧试验，验证在现有设备能力　

条件下，此钢种完全可进行铁素体区轧制，并可使材料获得优良的冲压性能。　关键词：ＩＦ钢；铁素体；轧制工艺；２相粒子　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｆｅｒｒｉｔｅ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　ｏｆ　ＩＦ　Ｓｔｅｅｌ　

矗Ｒｕｉ　Ｈｕａｎｇ　Ｈａｉ　Ｓｈｅｎ　Ｐｅｎｇｊｉｅ　Ｌｉｕ　Ｘｕｅｓｉ　

（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｅｉｓｈａｎ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３９）　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＩＦ　ｓｔｅｅｌ；ｆｅｒｒｉｔｅ；ｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｅｃｏｎｄ　ｐｈａｓｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　

随着钢铁产品市场竞争的日益加剧，迫使钢　

铁生产厂家在研究新工艺新技术上加大投入，以　开发新品种、提高质量、降低成本为企业的发展政　

策。铁素体轧制工艺就是在这种背景下产生的，　对钢铁工业生存和发展具有战略意义的新工艺。　

薄规格ＩＦ钢采用传统奥氏体轧制时，热轧终轧温　

度、表面质量和板形都很难保证，而且由于无法得　到较强的｛１１１｝织构，深冲性能差，而铁素体轧制　

较常规奥氏体轧制具有很多优点：由于板坯低温　出炉，从而显著降低了精轧人口温度，既降低了工　

作辊的磨损，延长了轧辊的寿命，又节约了能源，　提高了生产效率；采用低温出炉、低温轧制、高温　

卷取工艺显著提高了带钢表面质量，表面氧化铁　皮缺陷明显减少　ｌ　；铁素体轧制的带钢性能优　

越，具有良好的加工成形性，既提高了后道工序的　

加工性能，又扩大了产品品种规格。　目前梅钢炼钢已能稳定生产ＩＦ钢，［ｃ］平均　

控制在１６　ｐｐｍ以下，ＩＦ钢性能稳定，达到铁素体　轧制对炼钢板坯的要求。梅钢１　４２２　ｍｍ热轧经