39L5.热处理温度对热镀锌双相钢组织性能的影响-攀钢材料所张开华

2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳215热处理温度对热镀锌双相钢组织和性能的影响张开华（攀枝花钢铁研究院材料所，攀枝花617000）摘要对不同温度热处理的两种热镀锌双相钢的组织和性能进行了测试，研究了热处理温度对热镀锌双相钢组织和性能的影响，结果表明在780热处理时，组织中存在一定比例的珠光体组织，当热处理温度在800以上时，组织为铁素体马氏体，热镀锌双相钢的屈服强度随热处理温度的升高而降低，当热处理温度从780上升到800时，屈服强度急剧下降。屈强比随着热处理温度的升高而降低，当热处理温度从780上升到800时，屈强比急剧下降。关键词双相钢；性能；热处理温度；组织THEEFFECTOFHEATTREATMENTTEMPERATUREONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFDUALPHASESTEELCONTAININGCHROMIUMZHANGKAIHUAPANZHIHUAIRONANDSTEELRESEARCHINSTITUTEABSTRACTTHEMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFTWOSERIESOFGALVANIZEDDUALPHASESTEELWERERESEARCHEDWITHDIFFERENTHEATTREATMENTTEMPERATUREATLABORTHERESULTSSHOWTHATPEARLITEEXITSAT780HEATTREATMENTTHEMICROSTRUCTUREOFDUALPHASESTEELISFERRITEMARTENITEWHENHEATTREATMENTTEMPERATUREISUPTO800THEYIELDSTRENGTHDECREASESWITHINCREASEOFHEATTREATMENTTEMPERATURE,THEYIELDSTRENGTHDECREASESHARPLYWHENHEATTREATMENTTEMPERATUREINCREASESFROM780TO780THERATIOOFYIELDSTRENGTH/TENSILESTRENGTHDECREASEWITHINCREASEOFHEATTREATMENTTEMPERATUREKEYWORDSDUALPHASESTEELPROPERTYHEATTREATMENTTEMPERATUREMICROSTRUCTURE1前言双相钢是由铁素体少量（1020）转变相（一般为马氏体）组成，具有高强度、高韧性、高加工硬化率、纵向和横向上力学性能差异小的特点，具有良好的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能，具有良好的焊接性，满足汽车“减重节能”和提高抗碰撞性能的要求，广泛应用于汽车行业。热镀锌双相钢将双相钢优良的性能和镀锌产品良好的耐蚀性能有机结合起来，具有广阔的市场前景。美钢联生产的牌号为DUALTEN780和DUALTEN600热镀锌双相钢1，已经用于制造汽车结构件。日本已经生产出强度级别为590MPA级、780MPA级和980MPA级的合金化热镀锌双相钢，并已成功应用到汽车工业2。宝钢已经能批量生产60KG级的热镀锌双相钢，80KG级的热镀锌双相钢也即将问世3。热镀锌双相钢的性能由双相钢组织及组织比例决定，而组织决定于双相钢的化学成分和生产工艺，其中热处理工艺是重要的影响因素。热处理工艺包括加热温度、保温时间、冷却速度等工艺参数，在实际生产中，带钢的运行速度和锌锅温度确定后，保温时间和冷却速度基本确定，因此，影响热镀锌双相钢性能最关键的因素是加热温度。笔者在实验室冶炼了两种成分的热镀锌双相钢，研究了加热温度对热镀锌双相钢组织和性能的影响。2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳2162实验材料、实验方案及实验方法21实验材料及实验方案实验钢采用真空感应炉冶炼，化学成分见表1。钢锭锻造成30MM厚的钢坯，钢板在实验室轧机上经三道次轧制成65MM的热轧钢板，开轧温度为970，每道次压下量为40，终轧温度为845，轧后冷却速度7/S，冷却到650后放入箱式电阻炉中随炉冷却，模拟热轧生产过程的卷取，热轧钢板经酸洗后在实验室轧机上冷轧，冷轧压下率60，冷轧后的钢板加工成40MM250MM的小试样进行热处理试验。表1试验钢的化学成分,TABLE1THECOMPOSITIONOFTESTEDSTEEL编号CSIMNCRMOPSNBTIALS1010009177017003300100025001900232012030110083002300160003在FORMASTER相变仪上测试试验钢的1钢和2钢的相变点，AC1点温度分别685和720，AC3点温度分别为870和900。热处理试验在盐浴炉中进行，热处理工艺见表2。冷却过程中，当试样温度在400以上，风冷平均速度为23/S，随着试样温度的降低，冷却速度有所下降。表2热处理工艺TABLE2THEPROCESSESOFHEATTREATMENT加热温度/保温时间/MIN冷却冷后温度/最后冷却7801风冷150空冷8001风冷150空冷8201风冷150空冷8501风冷150空冷22实验方法采用拉伸试验测量试验钢的屈服强度、抗拉强度和延伸率。在钢板上制取金相试样。金相试样经研磨抛光后，用3的硝酸酒精腐蚀，在NEOPHOT光学显微镜下观察试验钢的显微组织，采用着色腐蚀的方法确定马氏体和铁素体的百分含量。3实验结果及分析31金相组织表3不同热处理温度的组织TABLE3THEMICROSTRUCTUREOFDIFFERENTHEATTREATMENTTEMPERATURE组织比例热处理温度/钢1钢2780铁素体83珠光体10马氏体7铁素体85珠光体10马氏体5800铁素体80马氏体20铁素体87珠光体3马氏体10820铁素体82马氏体18铁素体84珠光体3马氏体13850铁素体86马氏体14铁素体84珠光体2马氏体142007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳217各工艺条件下，试验钢的组织以及组织比例见表3。从表3可见，在780热处理时，1钢和2钢的组织中均存在一定含量的珠光体，马氏体量比较少，在800以上热处理时，1钢的组织为铁素体马氏体，没有珠光体组织存在，而2钢的组织主要是铁素体马氏体，仅有少量的珠光体组织。1钢在800和820热处理的试样的马氏体组织百分含量相差不大，而850热处理的试样的马氏体组织百分含量比前两者低，2钢的800、820和850热处理时，马氏体百分含量相差不大。（A）（B）图1780热处理的金相组织A1钢B2钢FIG1TYPICALMICROSTRUCTUREAT780HEATTREATMENT（ASTEEL1，BSTEEL2）（A）（B）图2820热处理的金相组织A1钢B2钢FIG2TYPICALMICROSTRUCTUREAT820HEATTREATMENT（ASTEEL1，BSTEEL2）780热处理的金相组织见图1，820热处理的金相组织见图2。从图1可见，无论是1钢，还是2钢的金相组织中都含有一定量的珠光体组织。从图2可见，组织主要为铁素体马氏体组织。32力学性能力学性能与热处理温度的关系见图3。从图3（A）可见，热处理温度从780上升到800时，屈服强度急剧降低，当热处理温度高于800时，1钢的屈服强度随着热处理温度的升高而缓慢降低，而2钢的屈服强度基本不变。从图3（B）可见，当热处理温度从780升高到800时，1钢抗拉强度急剧降低，当热处理温度从800升高到820时，1钢抗拉强度基本不变，而当热处理温度从820升高到850时，2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳2181钢抗拉强度降低。2钢的抗拉强度随热处理温度的升高缓慢升高。0100200300400500600780800820850热处理温度/REL/MPA钢1钢2300400500600700800900780800820850热处理温度/RM/MPA钢1钢2（A）（B）05101520253035780800820850热处理温度/A50/钢1钢2030035040045050055060065780800820850热处理温度/REL/RM钢1钢2（C）（D）图3力学性能与热处理温度的关系FIG3THEEFFECTOFHEATTREATMENTTEMPERATUREONMECHANICALPROPERTIES从图3（C）可见，1钢的延伸率随着热处理温度的升高而升高。对于2钢，当热处理温度从780升高到820时，延伸率变化不大，当热处理温度继续升高到850时，延伸率下降。从图3（D）可见，所有试样的屈强比均低于060，当热处理温度从780升高到800时，屈强比急剧降低。当热处理温度高于800时，1钢的屈强比随热处理温度的升高缓慢下降，而2钢屈强比基本保持不变。4讨论在双相钢热处理的加热保温过程中，首先是铁素体的回复再结晶，然后是珠光体溶解并转变逐渐转变成奥氏体，奥氏体在冷却过程中转变成马氏体组织4。而双相钢的组织百分含量决定了双相钢的性能。在780热处理时，由于本试验中保温时间比较短，只有部分珠光体转变成成奥氏体，冷却后，这部分奥氏体转变成马氏体，而未转变成奥氏体的珠光体一直保留到最后的组织中，因此，780热处理的试样的屈服强度高，屈强比高。随着热处理温度的升高，珠光体全部或绝大部分转变成奥氏体，最终的组织中没有珠光体或仅有极少量的珠光体存在，其性能表现为典型的双相钢性能，屈服强度急剧降低，屈强比急剧降低。2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳219双相钢的抗拉强度主要决定于双相钢的硬相（马氏体相），马氏体百分含量增加，必然导致抗拉强度升高。而双相钢马氏体百分含量决定于加热后奥氏体的百分含量，奥氏体百分含量除与热处理温度有关外，还与热处理前钢中的珠光体含量有关，热处理前钢中的珠光体含量增加，加热过程中奥氏体含量增加，热处理后马氏体含量必然增加，从而引起抗拉强度升高。1钢抗拉强度随热处理温度升高而降低的现象与热处理前钢中珠光体含量有关，800和820热处理的试样组织比例基本一致，两者的抗拉强度基本一致，可能与两者在热处理前珠光体含量基本一致有关，而850热处理的试样铁素体含量比前两者高，马氏体含量比前两者低，抗拉强度也比前两者低，可能是850热处理的试样在热处理前珠光体含量比前两者低造成，因此，要保证热处理双相钢性能优良，除了保证热处理工艺合理外，还必须控制热轧钢板的组织。5结论1在780热处理时，两种试验钢的组织中均存在一定比例的珠光体组织，当热处理温度在800以上时，组织为铁素体马氏体。2屈服强度随热处理温度的升高而降低，当热处理温度从780上升到800时，屈服强度急剧下降。3屈强比全部小于0