IF钢生产过程中的织构演变

基于ebsd的if钢在变形过程中织构的演化过程研究IF系钢材的变形行为具有较高的复杂性和难以预测性，特别是其在高温变形中的形变行为，仍然无法充分的解释，该过程的定量研究和深入的理解对材料的表征和建模具有重要意义。

因此，本文通过对IF钢在变形过程中织构的演化，利用结构和电子背散射（EBSD）技术建立其变质演化模型，研究其变形装备和变质行为，旨在深入理解IF钢在变形过程中的织构变化。

IF钢是一种金属钢材，具有良好的塑性和再结晶化性能，由于其较高的抗蠕变性，适用于各种关键质量部件和耐热构件的应用，因此，对IF钢变形机理进行深入研究亟待解决。

在进行IF钢变形研究时，应充分考虑温度，钢材温度在变形过程中非常重要。

钢在变形过程中，温度会影响钢材的力学性能，同时也会影响X射线反射金属的组织，有利于提高变形能力和缩小变形比。

EBSD技术用于研究IF钢的变形行为，它可以提供保护的详细的微观织构，评估其变形代数变化和细微组织织构，这是不可或缺的。

因此，本研究采用电子背散射（EBSD）技术在室温和400℃、500℃、600℃三种温度下研究IF钢在变形过程中的织构和变质行为。

以IF钢为研究对象，通过EBSD技术得知原始织构，在室温下，检测IF钢的表面形貌，采用红外热成像技术获得其表面温度，电子显微镜（SEM）及其辅以能谱仪（EDS）获得均匀的取样材料的组织和组分变化。

在后续研究中，模拟反复变形设备，由室温到400℃、500℃、600℃，分别进行IF钢变形试验，同时采用EBSD技术获取变形后IF钢的织构演化及其变形行为，比较不同温度之间的织构变化及其影响的变形行为，以便从变形的角度揭示IF钢的演化过程，提高IF钢的建模和变形性能研究。

总之，本文研究了基于EBSD的IF钢在变形过程中织构的演化过程，尤其是在室温和高温变形条件下，IF钢的织构演化及其影响变形行为，以及IF钢变形织构及其变形行为之间的关系。

最后，可以有效改善IF钢的变形性能，这也为材料设计提供了重要的理论依据。

IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究一、本文概述随着现代工业的发展，钢铁材料作为国民经济的重要支柱，其质量和性能的提升对于满足社会生产的需求至关重要。

IF钢（Interstitial Free Steel，无间隙原子钢）作为一种优质的低碳钢，以其高强度、高韧性、良好的焊接性和成形性等特点，在汽车、石油、化工、建筑等领域得到了广泛应用。

然而，IF钢的生产过程中，钢中成分的控制以及夹杂物的控制对于其最终性能的影响至关重要。

因此，本文旨在深入研究IF钢中成分及夹杂物的过程控制，为提高IF钢的质量和性能提供理论支持和实践指导。

本文将首先介绍IF钢的基本特性和应用领域，阐述研究IF钢中成分及夹杂物过程控制的必要性。

接着，将重点分析IF钢生产过程中成分控制的关键因素，包括碳、氮、氧等主要元素的含量控制，以及合金元素的添加和调整。

还将探讨夹杂物对IF钢性能的影响及其形成机制，提出有效的夹杂物控制策略。

在此基础上，本文将总结国内外在IF钢成分及夹杂物过程控制方面的研究成果和进展，以期为我国IF钢生产技术的进步提供借鉴和参考。

通过本文的研究，期望能够为IF钢的生产过程优化提供理论依据，为提升我国钢铁工业的整体竞争力做出贡献。

二、IF钢的成分控制IF钢（Interstitial-Free Steel）作为一种高级别的深冲用钢，其成分控制对于最终产品的质量和性能具有至关重要的影响。

成分控制不仅关乎钢的强度、韧性、耐腐蚀性，还直接影响到其深冲加工性能和表面质量。

因此，对IF钢的成分进行精确控制是提升产品质量、满足市场需求的关键。

在IF钢的生产过程中，碳（C）、氮（N）和硫（S）等元素是需要特别关注的。

碳元素是影响IF钢性能的主要因素之一，通过降低钢中的碳含量，可以有效提高钢的深冲性能和焊接性能。

氮元素同样对钢的强度、韧性和焊接性有显著影响，因此需要通过精确控制冶炼和精炼过程来降低钢中的氮含量。

硫元素虽然在一定程度上可以提高钢的切削加工性能，但过高的硫含量会导致钢的韧性降低，因此也需要对其进行严格控制。

热分析技术研究ＩＦ钢回复、再结晶及相变过程作者：李俊虎来源：《硅谷》2009年第05期[摘要]利用DSC技术研究IF钢回复、再结晶、相转变行为，指出第二相粒子对冷变形IF 钢间段退火过程的影响，通过定量计算再结晶激活能的方法说明第二相弥散析出对再结晶过程的控制作用。

DSC定量分析铁的同素异构转变潜热为10J/mol。

[关键词]差示扫描量热DSC 无间隙原子钢中图分类号：O59文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310122－01IF钢也称无间隙原子钢，主要应用于汽车制造工业中，它通常利用几十个纳米以下的第二相粒子强化，使其保持优良的成形性条件下，获得高得强度，以满足超深冲板板的性能要求。

回复、再结晶、相变的控制是生产过程中的重要环节，这些行为也成为近年来IF钢研究的重要领域，大量研究无间隙原子钢的资料表明，研究方法多采用光学显微镜、显微硬度仪、扫描电镜及透射电镜等显微分析技术，并且都具有一定的局限性。

热分析技术是研究物质在加热和冷却过程中产生某些化学变化的技术。

热分析技术能够原位地反映变形IF钢在加热条件下，第二相粒子与晶体缺陷的交互作用，而且能够准确地获得再结晶激活能和相变潜热，从而弥补显微分析方法误差较大的不足，是一种有效的研究方法。

本文以IF钢为例着重介绍热分析技术在无间隙原子钢回复、再结晶及相变过程中的应用，揭示应用热效应来分析与研究IF钢转变的特点与规律。

一、实验结果与分析经强烈冷形变的金属材料，由于组织的改变和产生了大量的晶体缺陷，使材料的一系列性能发生了变化，如果能提供热激活的条件，形变金属的性能就能恢复到冷变形前的原始状态。

再结晶是形成无畸变新晶粒的退火过程，该过程金相组织明显改变，性能全部复原。

回复与再结晶广泛应用于冷形变后的退火工艺，并对热形变与材料高温机械性能有直接影响，往往在固态相变中也伴随发生回复与再结晶。

究回复再结晶过程中的能量变化，形变金属储存了相当数量的弹性畸变能，使系统处于亚稳状态，有力图向稳态转化的趋势，形变金属随热激活条件变化储存能逐渐释放点缺陷减少和位错的再排列，储存能有所将低，这是回复阶段，在再结晶阶段大角度晶界形成和迁移，基体中的位错被吃收到晶界中迅速解体销毁，储存能消失，性能全部回复。

加热速率对Nb-IF钢退火组织及织构特征的影响邓峤;侯自勇;燕际军;李建平【摘要】以一种冷轧Nb - IF钢为研究对象,研究了不同加热速率下退火板的微观组织和织构特征.结果表明:当加热速率由10℃/s增加到150℃/s时,再结晶晶粒平均直径由16.72 μm细化到13.8 μm;当加热速率高于100℃/s时,平均晶粒直径变化趋于平缓.试验钢完全再结晶晶粒以大角晶界为主,随加热速率变化,其含量在81.3％～86.9％范围内波动,重位点阵(CSL)含量在34.1％～44.5％之间波动.在快速加热退火和普通加热退火条件下,试验钢均可获得强烈的γ织构,强点密度在f(g)=9.01～ 10.42范围内.【期刊名称】《材料与冶金学报》【年(卷),期】2012(011)001【总页数】5页(P38-42)【关键词】退火;加热速率;Nb-IF钢;组织;织构【作者】邓峤;侯自勇;燕际军;李建平【作者单位】华中科技大学管理学院,武汉430074;东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室,沈阳110819;本溪钢铁集团公司技术中心,本溪111700;东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室,沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TG142众所周知，成品板材的微观组织特征决定其力学性能和成形性能，而退火工艺作为冷轧板必不可少的工序对退火板微观组织及织构特征影响很大［1～2］.退火时间、退火温度、冷却模式及过时效参数等对退火板再结晶组织、织构及力学性能的影响，前人已开展了大量的研究工作［3～5］.Attallah等［6］研究了加热速率对Al－Mg合金开始发生初次再结晶的影响，认为加热速率可提高再结晶开始温度，且存在某一临界温度;但也有学者认为加热速率能够单调提高(或降低)再结晶温度［7～9］;Massardier等研究了超快速加热退火下Al镇静钢的再结晶组织和机械性能特征［7］.然而，关于加热速率对再结组织和晶界特征的研究，国内外均鲜见报道.近年来，随着钢铁企业生产装备的发展及人们对高生产效率的追求，有关超速退火的研究成为了人们研究的目标［6～9］.本文以一种冷轧Nb－IF钢为研究对象，采用电子背散射衍射(EBSD)技术和XRD织构分析等技术手段，观察了试验钢在不同加热速率下微观组织及织构变化规律，为超快速退火的工业化应用提供一定的理论指导.试验钢在国内某钢厂150 kg真空感应熔炼炉中冶炼，其实际检测成分如表1所示.试验钢锭经锻造、机加工成待轧方坯，利用RAL－φ450 mm两辊可逆式热轧机经7道次热轧至3.3 mm，精轧终轧温度控制在905±15℃范围内.终轧结束后立即水冷至610～635℃，并在600℃电阻炉中保温1 h后炉冷模拟卷取过程.热轧板经酸洗、润滑冷轧至0.5 mm厚，冷轧总压下率为84.8%.为避免加热速率及轧制方向对组织及织构的影响，每道次冷轧压下率均＜1%，并保持轧制上下表面不变.在冷轧板上用线切割切取90 mm×35 mm(轧向×横向)长条状试样，酸洗后清洗干净以作退火用.为了精确控制加热速率和退火温度，退火试验在MMS－300热力学模拟试验机上进行.设备采用电阻加热方式，并由K－型热电偶控制温度，能够实现连续退火所需升温、保温、降温等各阶段的参数控制.设定加热速率分别为10、20、50、100、150℃/s，退火温度为860℃，加热到退火温度后保温5 s，然后以10℃/s的速度冷却.退火试样经酸洗、平整，用线切割切取金相样进行组织观察及织构测试.金相样用砂纸逐级打磨并进行机械抛光，随后进行电解抛光.在FEI Quanta 600扫描电镜自带的OIM 4000 EBSD系统对不同加热速率下退火试样纵向截面进行取向分析，步长为1.5 μm.对测试结果采用面积法计算各加热速率下冷轧退火组织的再结晶晶粒尺寸.冷轧态X射线衍射(XRD)织构分析试样尺寸为20 mm×22 mm，测试其中心层织构.对待测定表面首先测定(110)、(200)、(211)三张不完整极图，测量范围为α由0～70(°)，β由0～360(°)，测量步长为5(°)，并计算出三维取向分布函数(ODF). 图1为试验钢在不同加热速率下的EBSD取向成像图，其中黑色代表{111}//ND取向，取向容差角为15(°)，白色为Goss取向或立方取向.再结晶完成时，不同加热速率下的再结晶晶粒均以黑色为主，晶粒取向为{111}//ND，即以有利成形性能的γ织构为主.各取向晶粒储能顺序如{110}＞{111}＞{112}＞{100}［5］，根据“定向形核”机制，再结晶形核优先发生在高储能的取向晶粒处.对冷轧IF钢板而言，钢板中{110}取向的晶粒数量极少，故{111}//ND取向晶粒将优先形核、发展，进而成为再结晶织构的主要发源地.试验钢在不同加热速率下的平均再结晶晶粒尺寸如图2所示.从图中可以看出，随着加热速率增加，再结晶晶粒平均尺寸降低.当加热速率由10℃/s增加到100℃/s 时，晶粒平均直径由16.72 μm细化到13.92 μm.然而，当加热速率继续增加，由100℃/s提高到150℃/s时，晶粒平均直径仍达13.8 μm，再结晶晶粒尺寸变化趋于平缓.Muljono等［8］研究结果表明:当加热速率在1 000℃/s以上时，增加加热速率对再结晶晶粒尺寸的细化效应将达到饱和状态，即再结晶晶粒尺寸将不再随加热速率的增加而降低，本试验所得结果与其趋势相一致.此现象解释如下:再结晶过程中，晶粒长大速度取决于晶界迁移率和长大驱动力两个因.长大驱动力主要来源为冷轧变形时的变形储能;晶粒迁移率与温度之间为典型的Arrhenius指数关系，随温度升高而增加［8］.一般而言，随加热速率增加，再结晶形核温度提高，晶粒迁移率增加，晶粒长大速度增加，对晶粒具有粗化作用.同时，快速加热过程中，一方面，形核温度提高，形核率增加，可细化晶粒尺寸;另一方面，加热过程中回复时间短，消耗能量少，变形储能及残余位错密度高，细化再结晶晶粒.因此，最终得到的再结晶晶粒尺寸是粗化效应和细化效应两种因素共同作用的结果.随后，继续提高加热速率，再结晶晶粒尺寸达饱和状态，这与高温形核率达饱和状态和长大驱动力有关，也有文献认为是由超快速加热过程中再结晶温度降低造成的［9］. 图3所示为不同加热速率对退火样晶界角度及重位点阵分布的影响.从图中可以看出，再结晶完成时，不同加热速率下再结晶晶粒晶界夹角小角晶界含量在13.1%～18.7%之间，大角晶界在81.3%～86.9%范围内波动，这些均符合深冲压用板退火后晶界分布特征［10～11］.当加热速率在10℃/s至150℃/s之间变化时，退火样中重位点阵(CSL)晶界数量在34.1%～44.5%波动.此外，小角晶界及CSL晶界数量随加速速率增加有逐渐减少的趋势，但两者仍能保持在13%和30%以上.根据Watanabe提出的晶界特征分布的概念，将晶界分为3种类型［10］:当相邻两晶粒间的取向差小于15(°)时，定义为小角度晶界(也称∑1晶界);当晶界的∑值位于3～29时，定义为低∑重位点阵;当晶界的∑值大于29时的晶界称为随机晶界［11］.前两种晶界一般称为低能晶界，而第3种晶界称为高能晶界［10～11］.众多研究表明［12～13］，由于低∑值CSL晶界和小角度晶界能量低，晶界结合力强，不易与溶质原子和位错发生交互作用，从而减少或避免微裂纹源的产生，而且这些低能晶界对微裂纹的扩展还能起到阻碍作用.试验钢在10～150℃/s加热速率范围内，能够获得含量≥13.1%的小角晶界和≥34.1%的CSL晶界，有利于获得优良的冲压性能和抗二次加工脆性的钢板［10～13］.图4为试验钢冷轧板中心层φ2=45(°)ODF截面图.由图中可知，试验钢冷轧织构表现出极强的α织构、相对较弱的γ织构及较高含量的旋转立方织构{001}＜110＞.其中，α织构主要分布在{001}～{223}＜110＞之间，织构最强点在{223}＜110＞附近处获得，其强点密度f(g)=14.41;γ取向线附近织构密度在5.0左右，相对较弱，上述冷轧织构特征均符合BCC金属轧制织构的一般特征［14］.图5为退火板在不同加热速率下典型的φ2 =45(°)ODF截面图.从图中可以看出，试验钢在不同加热速率下再结晶织构均为单一、强烈的γ织构，织构最强点在γ线附近{112}～{111}＜231＞处，强点峰值密度范围为f(g)=9.0～10.95.与图4中冷轧织构相比，再结晶织构中α织构密度大幅度下降，其密度强度由f(g)=14.41下降到f(g)=2.0左右.根据“定向形核”机制，优先形核晶粒通过吞噬周围的α取向晶粒而长大，整体织构取向在γ取向线附近聚集，最终成品织构几乎都集中在γ取向线附近;与此同时，α纤维织构所占比例下降，取向密度降低［5］.此外，当加热速率为10～50℃/s时，再结晶织构次强点均为{111}＜123＞织构，而加热速率升高到100℃/s和150℃/s时，次强点织构则为{554}＜225＞织构，织构强度密度变化不大.{554}＜225＞织构和{111}＜123＞织构与冷轧变形织构{112}＜110＞存在25～30(°)＜110＞关系，即∑19a(26.5(°)＜110＞)或∑13b(27.8 (°)＜110＞)重位点阵，具有较高的晶界移动性［5，15，16］.研究表明，大变形下的金属，再结晶织构取决于再结晶后期的选择生长［15］.再结晶后期晶核将向{112}＜110＞未再结晶基体中生长，使得最终再结晶织构具有{554}＜225＞和{111}＜123＞织构［16］.当加热速率由10℃/s增加到100～150℃/s时，再结晶发生之前回复时间缩短，冷轧变形储能消耗少，以至于在后期的再结晶过程中能够起到加速再结晶的作用，增加了{112}＜110＞取向通过选择生长转变为{554}＜225＞取向的比例，当{554}＜225＞取向晶粒达到一定比例的情况下，再结晶织构才会表现出相对较强的次强点.(1)随加热速率增加，试验钢再结晶晶粒平均直径由16.72 μm细化到13.8 μm，当加热速率高于100℃/s，晶粒平均直径变化缓慢.(2)不同加热速率下再结晶完成后，晶粒晶界夹角均以大角晶界为主，随加热速率变化，大角晶界分布在81.3% ～86.9%之间，重位点阵(CSL)晶界数量在34.1%～44.5%范围内波动.(3)试验钢在不同加热速率下再结晶织构均为锋锐的γ织构，最强点{111}＜231＞织构密度在f(g)=9.01～10.42之间，随加热速率增加，次强点{111}＜123＞织构转变为{554}＜225＞织构.【相关文献】［1］Ghosh P，Bhattacharya B，Ray R parative study on precipitation behavior and texture formation in cold rolledbatch annealed and cold rolled－continuous annealed interstitial free high strength steels［J］.Scripta Materialia，2007，56(8): 657－660. ［2］Hayakawa Y，Szpunar J A.A comprehensive model of recrystallization for interstitial free steel［J］.Acta Materialia，1997，45(9):3721－3730.［3］Doherty R D，Hughes D A，Humphreys F J，et al.Current issues in recrystallization:a review［J］.Materials Science and Engineering A，1997，238(2):219－274.［4］Caul M，Randle V.Microtexture analysis of interstitial free steel［J］.Materials Characterization，1997，38(5):155－163.［5］Hutchinson W B.Development and control of annealing textures in low －carbon steels［J］.International Metals Reviews，1984，29(1):25－42.［6］Attallah M M，Strangwood M，Davis C L.Influence of the heating rate 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第19卷第8期2007年8月 钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel ResearchVol.19,No.8August 2007基金项目:国家自然科学基金资助项目(50104004)作者简介:郭艳辉(19812),女,博士生; E 2m ail :gyh415@ ; 修订日期:2007203205铁素体区热轧高温卷取条件下IF 钢的织构特征郭艳辉1,　王昭东1,　孙大庆1,2,　刘相华1,　王国栋1(1.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004;2.鞍山钢铁集团公司技术中心,辽宁鞍山114021)摘　要:研究了铁素体区热轧高温卷取条件下,2种不同成分的IF 钢的织构特征。

结果表明,高温卷取后,普通Ti 2IF 钢发生了完全再结晶,中心面和1/4面上形成了很强的<111>∥N D 再结晶织构;高强Ti 2IF 钢大部分晶粒仍处于轧制状态,只有极少部分晶粒发生了再结晶,中心面和1/4面上形成的织构组分以<110>∥RD 为主,<111>∥N D 再结晶织构较弱。

织构分析表明,2种钢的表面织构均较弱,普通Ti 2IF 钢表面上<001>∥N D组分占优,高强Ti 2IF 钢表面上<110>∥N D 组分强度最高。

关键词:铁素体区热轧;高温卷取;织构;Ti 2IF 钢中图分类号:T G 11311 文献标识码:A 文章编号:100120963(2007)0820037205T exture Characteristics of IF Steels After Ferritic R olling and High T emperature CoilingGUO Yan 2hui 1,　WAN G Zhao 2dong 1,　SUN Da 2qing 1,2,　L IU Xiang 2hua 1,　WAN G Guo 2dong 1(1.State Key Laboratory of Rolling Technology and Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,Liaoning ,China ;　2.Technique Center ,Anshan Iron and Steel Co ,Anshan 114021,Liaoning ,China )Abstract :The texture characteristics of two different IF steels were studied after rolling in the ferritic range and coiling at high temperature.It was found that the ordinary Ti 2IF steel was recrystallized completely and strong <111>∥N D re 2crystallization texture was formed at the mid 2section and 1/42section.However ,in the high strength IF steel ,most of the grains were still in as 2rolled condition after coiling and <110>∥RD texture was in the ascendant at the mid 2section and 1/42section with very weak <111>∥N D recrystallization texture.Textures at surface in both steels were very weak and their <001>∥N D was dominant in ordinary Ti 2IF steel and <110>∥N D in high strength Ti 2IF steel was the strongest component.K ey w ords :ferritic rolling ;high temperature coiling ;texture ;Ti 2IF steel 近年来,为了降低成本,用热轧板代替冷轧板引起了广泛的关注。