107-paper-IF钢轧工艺参数对深冲性能的影响中文

1IF钢轧制工艺参数对深冲性能的影响刘战英1周满春2王涛1刘相华2王国栋2（1.河北理工大学冶金与能源学院；2.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室）摘要:IF钢的轧制工艺参数具有优良的深冲性能，是由于其具有纯净的钢质和强的{111}∥ND织构。而在铁素体区热轧时，可以通过控制轧制及退火工艺参数得到强的{111}织构。本文的IF钢铁素体区热轧试验采用润滑轧制，采取了不同的压下制度、温度制度、退火制度，并且对深冲性能进行了检测，比较了不同工艺参数对深冲性能的影响规律。通过冷轧实验，得出在总压下率一定时，两次冷轧比一次冷轧的塑性应变比r值要高。一次冷轧压下率较小，二次冷轧压下率较大时，可使r值提高。通过ODF织构分析，与检测结果一致。关键词:IF钢热轧压下率深冲性能r值EffectofrollingdataintechnologyofIFsteelfordrawabilityAbstract:IFsteelhasgooddrawabilitybecauseofitshighpurityandintensive{111}∥NDtexture,theintensive{111}∥NDtexturecanbeacquiredbycontrollingtheparametersofα-regionhotrollingandannealing.Theexperimentdiscussedinthispaperwascarriedoutatdifferentreduction,differentrollingtemperatureandannealingtemperaturewithlubrication,afterthatdeepdrawabilitywasmeasured,andtheinfluenceoftheparametersofα-regionhotrollingandannea-lingwasanalysedalso.Itisprovedbythetestthatrishigherintwo-timecoldrollingthaninone-timecoldrollingatthesametotalreductionratio.Iftotalreductionratioisfixed,r-valuesishigherwhenthesecondreductionratioofcoldrollingislargerthanfirst.ODFwasusedintheanalysisoftextures,whichiscompatiblewithtest.Keyword：IFsteelhotrollingreductiondrawabilityrvalue1前言IF钢的轧制工艺参数对深冲性能的影响，是制定轧制工艺制度的重要依据。塑性应变比r值是反映深冲性能的指标，r值越高其深冲性能越好。热轧采用铁素体区轧制、冷轧合理确定压下率以及轧后的退火制度，可以提高IF钢的深冲性能[1]。本文通过IF钢铁素体区轧制实验，研究了压下率、终轧温度、退火温度对r值的影响。通过对试件的检测，随压下率的增加r值提高；终轧温度对IF钢的深冲性能也有影响，r值随着终轧温度的下降而升高；再结晶退火是{111}再结晶织构形成的必要条件，在实验范围内退火温度提高r值提高。冷轧的压下率对深冲性能的有重要影响，并且对两次冷轧压下率的分配进行了试验，在总压下率一定时,合理分配压下率可以提高深冲性能。而且对实验结果从显微组织和织构形成方面进行了分析，并对试件做了ODF织构分析，分析结论与实验结果一致。2热轧工艺的影响2.1实验方法与方案实验所用的IF钢化学成分（质量分数，%）为：0.003C,0.03Si,0.16Mn,0.009P,0.003S,0.063Al,0.002N,0.063Ti,0.001Nb。截取厚度为80mm的连铸坯，在电阻加热炉中加热，出炉温度为1150℃，经实验轧机轧制成厚度为16mm的中间坯。再将16mm厚的中间坯做轧制原料，在实验室Φ300mm二辊阶梯式轧机上进行润滑轧制。轧制线速度为0.25m/s。试验过程中，总变形率分别为75.00%、87.50%；终轧温度分别为650℃、550℃；轧后将试件进行退火，退火炉为FYD-1型氢气保护退火炉，退火温度为750℃、850℃。热处理河北省自然科学基金资助项目(503351)刘战英(1949-),男,工学博士，教授;E-mail:[e-mail]2后试样按照国家标准GB5027-85制备试样[2]，并在Instron-4206电子式万能试验机上进行拉伸试验，通过实测和记录的拉伸数据，计算得到实验IF钢的塑性应变比r值和加工硬化指数n值。并用RINT2500/PC型X射线衍射仪测定织构，进行织构ODF定量分析。2.2实验结果按上述实验方案进行轧制、退火，并进行检测。得到的不同工艺条件的r值和n值，如表1所示。表1r值和n值的实验结果Table1Resultsofr-valueandn-valueintheexperiment序号终轧温度（℃）压下率（%）退火温度（℃）rn155087.5%7501.320.341255087.5%8501.380.331355075.0%7501.130.338455075.0%8501.200.333565087.5%7501.300.341665087.5%8501.290.342765075.0%7501.110.338865075.0%8501.300.339在压下率和退火温度相同时，一般情况下r值随终轧温度的降低而增加。由表1可见，终轧温度为550℃与650℃相比，r值可增加0.02~0.09。在终轧温度和压下率相同时，一般情况下r值随退火温度的升高而增加。850℃退火与750℃退火相比r值可增加0.06~0.19。，在终轧温度和退火温度相同时，一般情况下r值随压下率的提高而增加。87.5%的压下率与75.0%的压下率相比，r值提高0.18~0.19。2.3织构分析图1中的取向线是根据相应的ODF（OrientationDistributionFunction）图绘出的[3]，分为750℃退火和850℃退火。从两组取向线中可以看出，经过退火的α取向线，峰值均接近{111}110，850℃退火时的α取向线的峰值更集中在{111}110处，{111}取向密度更集中。图1不同工艺条件下试样的取向线Figure1Theorientationofsamplesrolledindifferentways通过织构取向线可以看出压下率、终轧温度对{111}织构强度有重要影响。在750℃退火时，2/550/750（表示轧后厚度/终轧温度/退火温度）试样的总强度为10.7，4/550/750试样的总强度为9.0，2/650/750试样总强度为11.7，4/650/750试样的总强度为9.0；在850℃退火时，2/550/850试样的总强度为17.0，4/550/850试样的总强度为12.8，2/650/850试样的总3强度为13.0，4/650/850试样的总强度为8.7。550℃终轧时，{111}织构强度随压下率的升高而升高，650℃终轧时，{111}织构强度随压下率的变化不是很明显。850℃退火与750℃退火也有相同的规律。织构分析表明，{111}织构强度随着压下率变化的规律与终轧温度有关，550℃终轧{111}织构强度随压下率增加而提高。650℃终轧{111}织构强度随压下率增加，先增加后趋于稳定。这一结果与实验r值反映出来的规律相符。压下率增加时容易使{110}滑移面旋转的角度增大，{110}滑移面与钢板表面夹角较小时，则使其继续旋转困难。因此压下率增加，使大量的{110}滑移面持续发生旋转，而旋转到一定的角度时则相对稳定下来，形成有利深冲性能的取向。较高的变形温度，可以使变形量减小，而得到{111}//ND织构。在随后的退火过程，在较低的变形温度下由于滑移产生的层错能高，容易形核形成再结晶织构[4]。高温退火比低温退火r值提高。较高的退火温度促进晶粒的再结晶。晶粒变形后具有不同的取向是因为在变形过程中，不同的滑移系参与变形，{111}//ND织构形成后能够稳定的存在，并使{111}//ND织构周围具有高的位错密度，高温退火时使变形基体中的{111}//ND晶粒优先形核并且快速长大，因而使{111}//ND织构得到增强[5]。3冷轧工艺的影响3.1实验方法与方案将厚度为4mm，宽度为180mm，长度为250mm的热轧板为冷轧原料，其化学成分同前。在实验室直径为160mm二辊轧机上进行润滑轧制。试验分为一次轧制和两次轧制，一次轧制的压下率分别为56.25%，62.5%，68.75%，75%，81.25%，87.5%和93.75%经多道次轧制完成。两次轧制的总变形率分别为62.50%，75.00%，81.25%，87.50%，93.75%。当轧制一次退火后再进行第二次轧制，并且两次的压下率分配不同。3.2实验结果一次冷轧压下率约为75%时r值有最大值，达1.73。当一次冷轧压下率为93.75%，r值反而下降，为1.33[6]。两次冷轧实验结果见表2，在一次压下率为25%时，二次压下率为83.3%，r值有最大值，达2.63。一次压下率为50%时，二次压下率为75%，r值最大达3.33。而两次压下率均为75%，r值有最大达3.50。75%的压下率有利于γ织构形成，在一次再结晶织构的基础上，二次退火后得到更强的γ再结晶织构。3.3织构分析选取总压下率为62.5%，一次，二次压下率分别为50%，25%，且两次退火时间不同的试样及总压下率为81.25%、87.5%，两次压下率分配不同的试样，对其中间层的织构进行了测定，并且绘制出取向线，如图2所示。可见，在每种退火制度或压下率分配条件下，最强织构类型都集中在γ织构附近，但退火制度或压下率分配的不同，织构强度不同r值也不同，一些不利织构的分布及强度也有所差异[7]。表2总压下率一定，两次压下率分配对r和n的影响Table2Effectofreductionpartitiononrandnatthetotalreductionfixed一次压下率/%二次压下率/%总压下率/%750℃退火时间/s一次轧后/二次轧后rn255062.50600/6001.450.33255062.505400/54002.090.36257581.25600/6002.200.35257581.255400/54002.260.332583.387.50600/6002.190.322583.387.505400/54002.630.33502562.50600/6001.330.34502562.505400/54001.730.36505075.00600/6001.870.34505075.005400/54002.220.31507587.50600/6002.900.324507587.505400/54003.330.36752581.25600/6001.160.14752581.255400/54001.660.12755087.50600/6002.750.38755087.505400/54003.250.34757593.75600/6003.200.35757593.755400/54003.500.33图2（a）为冷轧总压下率为62.5%，两次压下率分配为50%和25%，即二次压下率较低，所取两个试样的二次退火时间分别为600s、5400s。可见，二次压下率较低，采用5400s较长时间退火时α及γ取向线上{111}织构强度均高于600s较短时间退火。长时间退火r值和n值分别为1.73和0.36；短时间退火r和n值分别为1.33和0.34。表明低的二次冷轧压下率配合长时间的二次退火更有利于{111}织构的充分发展。图2总压下率ε一定时，两次压下率分配对、γ取向织构的影响Fig.2Eff