冶金工艺参数对超深冲汽车板用无间隙原子钢组织性能的影响课件

冶金工艺参数对超深冲汽车板用无间隙 原子钢组织性能的影响 东北大学轧制技术及连轧自动化 国家重点实验室 陈礼清 教授 2007年6月 第九讲 汽车板材料的开发 第四部分 主要内 容 1、综 述 2、洁净度对(Ti+Nb)-IF钢组织性能的影响 3、热轧加热温度对(Ti+Nb)-IF钢组织性能的影响 4、冷轧压下量对(Ti+Nb、Ti+P)-IF钢组织性能的影响 5、再结晶退火制度对(Ti+P)-IF钢组织性能的影响 6、超高R值深冲Ti-IF钢板的研制 7、主要结论 1.1 深冲汽车用薄钢板的发展 概况 GradeRp0.2 (MPa)Rm(MPa) A80mm(% ) Rn Boiling steel18019029031044481.01.20.22 Killed steel16018029030044501.41.80.22 IF steel10015025030045551.82.80.230.28 表1.1 三代深冲钢力学性能的比较 冷轧汽车薄板发展历史即是深冲性能提高的历史。 发展方向：超深冲、高强度、防腐和复合化。 1 综 述 1.2 IF钢生产技术及发展趋 势 1.3 影响IF钢性能的主要工艺 因素 1.4 本研究的目的及任务 2 洁净度对Ti+Nb-IF钢组织性能的 影响 2.1实验材料与实验 方案 n实验材料 CNPMnSiTiNbAlsS 0.00500.00450.0050.120.020.0420.0050.01560.005 表2.1 Ti+Nb-IF钢化学成分（wt%） 实验方案 图2.2热轧、退火钢板取样位置示意图 图2.1连铸坯取样位置示意图 2.2 实验结果及分析 讨论 2.2.1洁净度对Ti+Nb-IF钢连铸坯组织的影 响 n铸坯样化学成分检验 SampleCOTNAls 1#0.00780.00350.00550.026 2#0.00280.00230.00250.041 3#0.00250.00180.00200.042 4#0.00240.00310.00250.043 表 2.2 同一浇次四个铸坯样本的化学成分(wt%) n铸坯夹杂物分析 图2.32.5 铸坯大颗粒夹杂物形貌 2-32-4 2-5 n铸坯低倍检验 表2.3 铸坯偏析检验结果 SampleCenter segregation Center porosity Center crack Corner crack Triangle space crack Al2O3 ranking Needle bubble ABC 1#0.50.50000.50 2#0.50.500000 3#0.50.500000 4#0.50.50000.50 n夹杂物评级 SampleA, sulfideB, Al2O3C, silicate D, Globular oxide inclusion 1#织构；后001向111转变，最终形成 强的112织构。 （3）铁素体区（低温卷取）：再结晶初期发生纤维织构转变；后强的 纤维织构消失。 n性能变化规律（保温时间为120min 时） （1）奥氏体区：700有高的延伸率，750有高的R值； （2）铁素体区（高温卷取）：750有高的延伸率，700有高的R值； （3）铁素体区（低温卷取）：700有低的屈服强度、高的抗拉强度、高 的R值和较高的延伸率。 n对于汽车用复杂零部件的冲压，要求IF钢板具有极好的深冲 性能，即具有超高R值的IF钢板。日本川崎制铁在具备无头轧 制和强润滑的条件下，对IF钢实施了铁素体区热轧，进而生 产出了R值为3.0(厚1.2mm)的IF钢板。 n本章介绍在不具备上述条件的情况下，通过上述工作，采用 冶炼、热轧工艺以及冷轧和退火工艺的合理控制，应用铁素 体热轧工艺成功生产出了平前R值高达3.2，平后为2.9(厚 0.8mm)Ti-IF深冲钢板的试制过程。 6 超高R值深冲Ti-IF钢板的 研制 6.1 试制材料和试制方案 表6.1 Ti-IF钢的化学成份（wt%） CSiMnPSAlsNbTiN 0.00370.0150.120.0070.0070.0340.0050.0680.0028 试制材料 试制方案 6.2 实验结果及分析讨论 6.2.1 微观组织与织构特征 微观组织特征 图6.1 超高R值Ti-IF钢与普通Ti-IF钢的金相组织 (a) hot rolling; (b) hot rolling with pre-annealing; (c) annealing; (d) conventional 均匀的等轴晶，晶粒尺寸约为20m 图6.26.3 超高R值Ti-IF钢与普通IF钢的TEM形貌 微观组织的TEM形貌 (a) hot rolling; (b) hot rolling with pre-annealing; (c) annealing; (d) conventional 第二相粒子大小均匀，细小的第二相粒子较少 图6.46.5 超高R值Ti-IF钢与普通Ti-IF钢样品的ODF恒=45截面图 织构特征 超高R值Ti-IF钢普通Ti-IF钢 强且分布均匀的纤维织构 表6.3 超高R值Ti-IF钢板和普通深冲钢板的力学性能 Type processdirection mechanical property Rp0.2（MPa）Rm（MPa）A80（%）rnR normalAfter smoothing 90014029841.22.80 0.291.95 0012029145.12.28 45013629144.21.92 before smoothing 90013429844.32.10 0.32.25 0011228847.42.03 45012930045.51.83 Super high R After smoothing 90014229345.53.40 0.282.90 0013629546.32.60 45014629045.52.80 before smoothing 90011528546.53.40 0.323.23 0010728548.52.80 45011028545.53.35 力学性能 n采用铁素体区热轧技术研制出了R值高达2.9(平整前 为3.2)的IF钢板。 n采用铁素体区热轧获取超高R值IF钢板，工艺参数选 取应以控制第二相粒子析出和晶粒尺寸为主，以织构 为辅。 6.3 本章 小结 7 结 论 nTi+Nb-IF钢洁净度对组织性能的影响 1）同一浇次的IF钢头坯和尾坯中存在大量较大尺寸的群络状Al2O3夹杂 物，其尺寸达数百微米，不能用于制造IF钢。 2）洁净度对钢板的力学性能影响不大，但对表面质量有重要影响，提高 钢质的洁净度是生产高质量IF钢的前提。 nTi+Nb-IF钢热轧工艺对组织性能的影响 1）相对于高的板坯加热温度而言，低的板坯加热温度对应的流变应力也较低。 2）铁素体区热轧要获得细小、均匀的晶粒组织应择取：高的板坯加热温度， 高温精轧施加小的变形速率，低温精轧施加大的变形速率；或低的板坯加 热温度，高温精轧施加大的变形速率，低温精轧施加小的变形速率。 3）低温加热是保证板材退火后沿轧向形成分布均匀的强再结晶织构的重要 手段；加热温度为1150较之1200可使退火板材的R值提高0.16，屈服强 度则降低了30Mpa。 。 nTi+Nb-IF钢、Ti+P-IF钢冷轧工艺对组织性能的影响 1）Ti+Nb-IF钢采用奥氏体区热轧，通过调控冷轧和退火工艺可获得良 好的强度和塑性指标配合。 2）Ti+P-IF钢采用铁素体区热轧，70%冷轧压下率的板材退火后获得的 晶粒尺寸最小(1015m)；若采用奥氏体区热轧，70%冷轧压下率 的板材退火后的晶粒尺寸约为510m，且随着冷轧压下率的增 加，晶粒尺寸略有减小。 3）在相同冷轧压下率下，Ti+P-IF钢铁素体区热轧板较之奥氏体区热轧 板退火后的第二相粒子尺寸相对较大；对奥氏体区热轧板，随冷轧 压下率的增加，退火板材中的第二相粒子有增大的趋势。 4）给出了Ti+P-IF钢铁素体区热轧板和奥氏体区热轧板的冷变形织构和 再结晶织构随冷轧压下率的转变规律。 nTi+P-IF钢退火工艺对组织性能的影响 1）奥氏体区热轧板冷轧后退火，再结晶初期发生纤维织构的转变；随着再结晶的进 行， 发生纤维织构的转变。高温卷取的铁素体区热轧板冷轧后退火，再结晶初 期纤维织构消失，形成了近乎单一的强的001织构；随着再结晶的进行， 001向111转变，最后形成了强的112织构。低温卷取的铁素体 区热轧板冷轧后退火，在再结晶初期发生纤维织构转变；随着再结晶的进行， 强的纤维织构消失。 2）奥氏体区热轧板冷轧后退火，在保温时间为120min时，700退火板材有较高的延伸率， 750退火板材有较高的R值；高温卷取的铁素体区热轧板冷轧后保温退火120min，750 退火板材有较高的延伸率，700退火板材有较高的R值。低温卷取的铁素体区热轧板冷 轧后保温退火120min，700退火板材有较低的屈服强度、较高的抗拉强度、高的R值和 较好的延伸率。 3）奥氏体区热轧板和铁素体区热轧板于750退火，随保温时间的延长，退火织构显示不 同的演变特征。其中，奥氏体区热轧板中纤维织构持续增强；高温卷取的铁素体区 热轧板中的112织构有增强的趋势；低温卷取的铁素体区热轧板纤维织构持 续增强，并在120min时，呈均匀的管状分布。