1、 熱軋IF鋼微觀組織和織構演變規律的研究 王野蔡恒君高毅王越蔣奇武許國林孫曉宇(鞍鋼股份有限公司冷軋廠,鞍山 114021摘 要 選取奧氏體區熱軋Ti+Nb+P-IF鋼板為研究對象,以冷軋壓下率為影響因素,通過冷變形和再結晶退火,采用金相組織觀察、TEM分析和織構測試等手段,得出不同冷軋壓下率對Ti+Nb+P-IF再結晶組織、第二相粒子、織構的影響規律。關鍵詞 奧氏體區軋制 Ti+Nb+P-IF鋼 再結晶退火 金相組織 第二相粒子 織構The Study on Microstructure andTexture Evolution of Hot Rolled IF SteelWang Ye C

2、ai Hengjun Gao Yi Wang Yue Jiang Qiwu Xu Guolin Sun Xiaoyu (Cold Strip Works of Anshan Iron and Steel Corporation, Anshan, 114021Abstract This paper studies hot rolled Ti+Nb+P-IF steel in austenite Region, with cold rolling reduction as the influencing factor. Cold deformation and recrystallization

3、annealing were carried out, and microstructure observation. TEM analysis and texture measurement were used as the measurement methods. Conclusions were drawn on the evolution of recrystallization microstructure、secondary phase particles、texture of Ti+Nb+P-IF steel with different cold rolling reducti

4、on.Key words cold rolling reductions, Ti+Nb+P-IF steel, hot roiled in austenite region, opfic micrograph, secondary phase particles, texture1引言高強IF鋼的開發思想是把IF鋼具有超深沖性的特點,與P、Mn、Si等固溶元素所具有的固溶強化機制結合起來,即在IF鋼成分基礎上,再加一些P、Mn、Si的量來提高其強度1, 2。高強IF鋼生產工藝與IF 鋼相似,主要包括熱軋、冷軋、退火等工序,關于化學成分、熱軋、退火工藝對高強IF鋼最終組織和性能的影響,已開展不少

5、的研究3, 4,但關于冷軋主要工藝參數-冷軋壓下率對組織和織構轉變的規律的研究,尚鮮報道。因此,本文通過對奧氏區熱軋Ti+Nb+P-IF鋼的不同冷變形及再結晶退火條件下得到的顯微組織和織構進行理論分析,得出不同冷軋壓下率對其顯微組織和織構的影響規律,為拓展高強IF鋼的研究與生產提供理論依據。2實驗材料及實驗方案2.1實驗材料選取Ti+Nb+P-IF熱軋板為實驗材料,化學成分(質量分數,%:C0.0030,N0.0025, Mn0.22, P0.07,S0.006,Nb0.03,Ti0.040,Als0.041,熱軋工藝制度:板坯加熱穩定1050,終軋溫度930;卷取溫度735。2.2實驗方案樣

6、品經冷軋壓下率30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%的冷變形;采用同一的罩式退火制度,把冷軋板切割成規格為25mm×30mm的長方形,在箱式退火爐中以12/min加熱到740,保溫4 h,隨爐空冷至室溫。利用光學顯微鏡觀察退火組織、透射電鏡萃取復型觀察第二相粒子;織構樣品(20mm×20mm表面經研磨和侵蝕后,在Dmax-A型X射線衍射儀上,采用Schulz背反射法進行織構測定。采用截點法對冷軋退火Ti+Nb-P-IF鋼的樣品進行晶粒尺寸的測定。3實驗結果與分析3.1冷軋壓下率對Ti+Nb+P-IF鋼金相組織的影響圖1為奧氏體區熱軋Ti+Nb+P-IF鋼不同

7、冷軋壓下率退火樣品的金相組織,從圖中可以看出:退火溫度740,保溫4h后,實驗樣品都發生了完全再結晶。隨著壓下率的增加,沿軋向拉長的晶粒減少,等軸晶粒數量增加。壓下率30%時,鐵素體晶粒比較粗大,晶粒明顯沿軋向伸長,晶粒大小不均勻,再結晶不充分,晶粒度為7.5級;壓下率50%時,晶粒尺寸減小,大小不均勻;壓下率70%90%時,再結晶更為充分,晶粒尺寸減小,大小均勻,等軸晶粒數量增加。 圖1 奧氏體熱軋Ti+Nb+P-IF鋼不同冷軋壓下率退火樣品的金相組織壓下率95%時,晶粒度9級,晶粒尺寸有增加的趨勢,產生這一現象有很多因素,一種可能是在壓下率為95%時,再結晶過程中晶粒選擇生長作用增強,大量

8、析出的第二相粒子在某一方向對晶粒長大的釘軋的作用減弱,造成了這一取向上的晶粒異常長大,使晶粒大小不均勻。圖2為 Ti+Nb+P-IF鋼不同冷軋壓下率再結晶晶粒尺寸,冷軋壓下率30%的再結晶晶粒較粗大,約為62µm;壓下率50%90%時,隨壓下率增加,晶粒尺寸緩慢減小,大約在2030µm;壓下率95%時,晶粒尺寸有增加的趨勢。 圖2 奧氏體區熱軋Ti+Nb+P-IF鋼不同冷軋壓下率再結晶晶粒尺寸3.2 Ti+Nb+P-IF鋼退火樣品的第二相粒子特征圖3為奧氏體區熱軋Ti+Nb+P-IF鋼冷軋壓下率30%、70%和90%退火樣品第二相粒子的形態,從圖中可以看出:壓下率30%的退

9、火樣品中有細小的FeTiP(+Nb第二相粒子析出,球形的是TiS,方形或長條形是TiN、Ti(N,C,平均尺寸為3040nm。壓下率70%的退火樣品中析出的第二相粒子的類型與30%時的相同,第二相粒子的尺寸有減小的趨勢,平均尺寸為2030nm。壓下率90%的退火樣品析出的Ti4S2C2(+少量Nb,呈小球狀聚集,而FeTiP(+少量Nb呈不規則的細小團簇狀,第二相粒子的尺寸明顯增加,平均尺寸大約在4050nm,同時有細小的第二相粒子依附在其他第二相粒子上析出的現象。3.3冷軋壓下率對Ti+Nb+P-IF鋼織構的影響圖4為奧氏體區熱軋Ti+Nb+P-IF鋼形變織構ODF恒=45°截面圖

10、,從圖中可以看出:不同冷變形各試樣的織構組分大致相同,壓下率從30%到70%時,和纖維織構逐漸增強;壓下率從80%到90%時,和纖維織構雖有減弱的趨勢,但強度仍保持在壓下率70%的水平,且纖維織構呈均勻的管狀分布;壓下率95%時,和纖維織構變得更強,織構彌散程度增加。圖5是與圖4對應的Ti+Nb+P-IF鋼冷軋織構的和取向線,從圖中可以看出:取向線上,隨壓下率的增加,001<110>和111<110>組分迅速增加,001<110>取向增加的幅度大于111<110>取向增加的幅度;壓下率85%時,001<110>和111<110&

11、gt;取向有最理想的分布形態;當壓下率95%時, 001<110>223<110>之間織構的組分增加幅度很大。最穩定取向為223<110>取向。取向線上,隨壓下率的增加,111<112>和111<110>組分迅速增加;壓下率30%90%時,同一壓下率下,111<112>的取向密度都大于111<110>取向密度,壓下率95%,111<110>組分迅速增加, 111<112>組分迅速減少;壓下率85%時形成最強冷軋纖維織構,壓下率70%和80%時冷軋纖維織構強度相差不大。冷軋形變織構的形成是

12、由于冷變形使晶粒沿著某些特定的滑移系進行滑移和轉動,不斷向穩定取向聚集的結果5;很多研究表明冷軋過程中晶粒的旋轉沿下面兩條路徑6:(1001<100>001<110>112<110>223<110>(2110<001>554<225>111<112>111<110>223<110>,最穩 圖3 奧氏體熱軋Ti+Nb+P-IF鋼退火樣品第二相粒子的形態 圖4 奧氏體熱軋Ti+Nb+P-IF鋼不同冷變形的ODF恒=45 °截面圖 圖5 奧氏體區熱軋Ti+Nb+P-IF鋼不同冷變形的

13、、取向線(a 取向線; (b 取向線定取向都為223<110>取向。由于各個晶粒取向不同,有的處于軟取向,有的處于硬取向。在冷變形量一定的情況下,一些處于軟取向的晶粒先開始滑移并最終轉到穩定取向,而硬取向的晶粒處于協調地位,這些晶粒難于轉動到穩定取向,只有在較大的應力作用下,硬取向晶粒才會隨著滑移的進行轉動到穩定取向。因此,隨冷變形量增加,晶粒轉動的外力增加,轉動到穩定取向的晶粒增加,223<110>取向得到明顯加強7。可見奧氏體區熱軋Ti+Nb+P-IF鋼,冷變形晶粒基本上按照上面介紹的晶粒旋轉路徑進行轉動6,最終獲得穩定223<110>取向。圖6為奧氏體

14、區熱軋Ti+Nb+P-IF鋼不同冷變形再結晶ODF恒=45 °截面圖,從圖中可以看到:織構組分的共同特征是由部分的RD纖維織構(具有<110>平行于軋制方向的一組取向和完全的ND纖維織構(具有<111>垂直于軋制面的一組取向組成。 圖6 奧氏體熱軋Ti+Nb+P-IF鋼不同冷變形再結晶恒=45 °ODF截面圖熱軋 IF 鋼微觀組織和織構演變規律的研究 ·7 · （3）奧氏體區熱軋 Ti+Nb+P-IF 鋼冷變形到再結晶織構的演變規律：奧氏體區熱軋 Ti+Nb+P-IF 鋼的冷 變形，隨壓下率的增加， 纖維織構和 纖維織構迅速增強，

15、壓下率 85%形成最強的冷軋 纖維織構，壓下 率 90%時，冷軋 纖維織構減弱，95%時又增強。退火后，001<110>223<110>之間的織構組分轉變為 111<112>和111<110>織構；壓下率 85%時，最強的冷軋 纖維織構發展為最強的再結晶 纖維織構， 隨壓下率繼續增加，再結晶 纖維織構減弱，并且同一壓下率111<112>的取向密度大于111<110>的取 向密度。 參 考 文 獻 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ning Y, Wang Z D, Wang G D, et al. Testing stu

16、dy on ferritic hot rolling technology of Nb+Ti IF steel J. Steel Rolling, 2004, 21(2: 79. 商建輝, 王先進, 蔣冬梅, 等. 卷取溫度對 Ti-IF 鋼第二相粒子及晶粒尺寸的影響J. 鋼鐵, 2002, 37(3: 4347. 王先進, 王作成, 唐荻, 等. 成分及工藝對加磷高強 IF 鋼成形性能的影響J. 鋼鐵, 1993, 28(3: 3538. 關小軍, 周家娟, 潘偉, 等. 終軋溫度對 Ti+Nb 處理的高強 IF 鋼板組織和性能的影響J. 特殊鋼, 2000, 21(6: 810. 李晉霞.

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