熱軋及冷軋快速退火低硅含磷TRIP鋼組織性能研究.pdf

1、在社會(huì)倡導(dǎo)低碳節(jié)能環(huán)保的大背景下，現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展也向著在保證安全性能的前提下盡可能輕量化以降低油耗和排放。綜合考慮成本、回收和維護(hù)，汽車輕量化的首選材料就是高強(qiáng)鋼，其中TRIP鋼不但具有高強(qiáng)度，還具有高的斷后延伸率，為解決強(qiáng)度和塑性的矛盾提供了方向，因而成為汽車用高強(qiáng)鋼板的一大熱點(diǎn)。然而在TRIP鋼成分改進(jìn)及強(qiáng)度進(jìn)一步提高的研究進(jìn)展中，依然存在很多問(wèn)題。基于此，本文采用低硅含磷以及釩微合金化的成分設(shè)計(jì)思路，對(duì)TRIP鋼的熱軋、冷軋連

2、續(xù)退火工藝以及熱鍍鋅用TRIP鋼的連續(xù)退火工藝進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。論文主要工作及研究成果如下:
　　(1)研究TRIP鋼的連續(xù)冷卻相變行為。
　　變形溫度由900℃降低到800℃，含釩TRIP鋼的Ar3升高，鐵素體形成區(qū)擴(kuò)大，即γ+α兩相區(qū)間增大，這對(duì)擴(kuò)大工藝窗口，利用應(yīng)變誘導(dǎo)鐵素體相變來(lái)控制生成細(xì)小的鐵素體晶粒，從而進(jìn)一步提高TRIP鋼的性能是十分有益的。隨著冷速的增加，變形溫度對(duì)Ar3的影響逐漸增大。釩的氮化物和碳化物在

3、鐵素體晶粒和晶界處彌散析出，即使以0.5℃/s的冷速緩慢冷卻時(shí)，絕大多數(shù)析出粒子的尺寸在2～5nm范圍內(nèi)。
　　(2)對(duì)低硅含磷TRIP鋼采用不同的熱軋工藝，探討工藝參數(shù)對(duì)其組織性能的影響機(jī)理，為釩微合金化低硅含磷TRIP鋼熱軋工藝的制定提供理論依據(jù)。
　　適當(dāng)降低精軋溫度或空冷終冷溫度能夠提高TRIP鋼的綜合性能。終冷溫度690℃，終軋溫度＞Ae3時(shí)，基體組織為板條貝氏體;終軋溫度降低到Ae3～Ar3區(qū)間時(shí)，基體組織為～4

4、.5μm的細(xì)小均勻的等軸狀鐵素體。終軋溫度820℃，軋后空冷終冷溫度控制在630～700℃范圍內(nèi)，得到的鐵素體平均晶粒尺寸為～4μm;貝氏體板條位向混亂，平行成束排列，隨著終冷溫度的升高，貝氏體形態(tài)為模糊的合并后的大板條輪廓;殘余奧氏體多分布在鐵素體晶粒的邊界及三叉點(diǎn)處，尺寸為0.4～1.9μm。
　　(3)在對(duì)低硅含磷TRIP鋼熱軋實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，將釩微合金化低硅含磷TRIP鋼終軋溫度控制在Ae3～Ar3范圍，成功研發(fā)出適合生

5、產(chǎn)高強(qiáng)釩微合金化TRIP鋼的熱軋工藝，并闡明其組織性能的影響機(jī)理。
　　實(shí)驗(yàn)鋼的顯微組織均由多邊形鐵素體、粒狀貝氏體和少量殘余奧氏體組成，粒狀貝氏體組織中，存在大量細(xì)小的M/A島等第二相組織，由于第二相粒子為硬質(zhì)相，能夠與位錯(cuò)發(fā)生交互作用，阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，這是強(qiáng)度提高的一個(gè)重要原因。綜合比較延伸率和吸收能量的能力，終軋溫度在Ae3附近時(shí)，終冷620℃時(shí)的延伸率為22.4％，強(qiáng)塑積達(dá)到20272(MPa.％);終軋溫度在Ae3～Ar

6、3區(qū)間，終冷630℃時(shí)的延伸率為21.7％，強(qiáng)塑積達(dá)到20181(MPa.％)。隨著終軋溫度由840℃降低到800℃，平均鐵素體晶粒尺寸由5.2μm減小到4μm;析出粒子尺寸大多在2～5nm范圍內(nèi)。
　　(4)利用Thermo-Calc軟件分析計(jì)算P和V的影響，并探索冷軋壓下量和退火工藝的影響，給出退火參數(shù)與組織性能之間的相互影響關(guān)系和控制原理。
　　添加P和V使α→γ相變溫度升高，(α+γ)兩相區(qū)的相變范圍增大，連續(xù)退火工

7、藝窗口擴(kuò)大，有利于將快速及超快速加熱應(yīng)用于TRIP鋼的退火工藝中。添加適量P，減小α→γ相變驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)有利于γ中C元素的富集。添加w(V)＜0.1％時(shí)，對(duì)γ中的C濃度基本無(wú)影響，但這同時(shí)也不利于發(fā)揮V的析出強(qiáng)化作用;添加w(V)=0.2％時(shí)，γ中C含量略為降低。
　　快速加熱的連續(xù)退火過(guò)程，可以通過(guò)抑制回復(fù)，推遲再結(jié)晶到更高溫度下完成，從而大大促進(jìn)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)，實(shí)現(xiàn)TRIP鋼組織的超細(xì)化。加熱速率80℃/s，臨界退火溫度880℃

8、時(shí)，具有良好的強(qiáng)塑性配合;～300℃/s的超快速加熱使晶粒細(xì)化到≤3±0.5μm，殘奧的片層寬度減小至＜50nm。增加冷軋壓下量使強(qiáng)塑性同步增加。將退火溫度升高到完全奧氏體化溫度以上，基體組織由PF改變?yōu)锽F，強(qiáng)度增加，塑性性能降低。
　　(5)超高強(qiáng)熱鍍鋅用TRIP鋼連續(xù)退火工藝（包括改變初始熱軋組織、不同的基體組織、快速加熱及超快速加熱）的研究。
　　貝氏體區(qū)等溫溫度較高時(shí)(460℃)，碳原子的擴(kuò)散能力較強(qiáng)，因而雖然等溫

9、時(shí)間很短(～20s)，但殘奧中C濃度足以滿足發(fā)生TRIP效應(yīng)所要求的穩(wěn)定性。初始組織為F+B的強(qiáng)度要高于初始組織為F+P的鋼板，延伸率略低，而強(qiáng)塑積仍優(yōu)于初始組織為F+P?；w組織為BF時(shí)強(qiáng)度(1045MPa)高于基體組織為PF(1030MPa)，但延伸率和強(qiáng)塑積較低?；w組織為PF時(shí)，延伸率和強(qiáng)塑積分別達(dá)到24.5％和24720MPa.％，除了殘余奧氏體的形變誘導(dǎo)馬氏體相變、貝氏體以及釩析出的強(qiáng)化作用外，鐵素體晶粒尺寸(2.5±0.5