热轧工艺参数对08Al钢相变点的影响.doc

热轧工艺参数对08Al钢相变点的影响朱涛 张开坚 易礼君 刘雅政摘要：通过Gleeble热模拟实验，研究了加热温度，压下率、变形温度和冷却速度对08Al钢Ar3和Ar1点的影响，得出了08Al钢热连轧生产中温度制度的最佳控制范围，即在保证加热质量的前提下，加热温度应控制在12001250；终轧温度控制在约900；轧后冷却速度应为30/s左右。关键词：轧制工艺；08Al钢；相变点；温度制度轧钢The effects of hot rolling technology parameters on phase transformation points of 08Al steelZHU Tao1,ZHANG Kai-jian1,YI Li-jun1,LIU Ya-zheng2(1.Panzhihua Iron & Steel Research Institute,Panzhihua 617000,China;2.University of Science and Technology Beijing)Abstract:The effect of rolling technology factors,such as reheating temperature,reduction,deformation tempera-ture and cooling speed,etc.,on Ar3 and Ar1 of 08Al steel were investigated by Gleeble hot simulation test.Opti-mal temperature scheme for continuous hot rolling of 08Al steel was obtained.The reheating temperature should be controlled at about 12001250to guarantee the product quality.The test suggests the finishing rolling temperature should be controlled at 900and the cooling speed after rolling should be above 30 /s.Key words:rolling technology;08Al steel;phase transformation point;temperature scheme 热连轧板带生产中，深冲系列钢板越来越多。对铝镇静钢板而言，为了防止转变过程中AlN的析出和终轧时两相区形成混晶组织，提高产品冷轧退火后的n、r值，保证其深冲性能，一般要求其终轧温度在Ar3以上因此，确定生产过程中转变开始点Ar3和终了点Ar1是极为重要的。在众多轧制工艺因素中，加热温度、压下率、变形温度和冷却速度对Ar3和Ar1点的影响十分明显，通过Gleeble热模拟实验，研究了这些因素对热轧铝镇静深冲钢板Ar3和Ar1点的影响。1 实验材料和方法实验材料取自攀钢热连轧精轧机组前飞剪处，所选钢种为08Al,化学成分见表1。试样加工成6mm10mm压缩样（两端有凹槽，便于填充润滑剂），在Gleeble-1500热模拟实验机上采用不同工艺进行单道次压缩变形，利用相变时材料体积发生变化来测试相变点，、并记录曲线，从而分析各因素对Ar3和Ar1点的影响。表1试样化学成分元素CSiMnPSCuVTiAltAls含量/%0056001001650011001400430010001000440041实验共采用3种工艺，示意图见图1,各工艺分别如下：工艺1:试样以10/s加热至T1，分别为1200、1100、1000，保温5min；以10/s冷却至900轧制，压下率分别为10%、20%、40%，变形速率0.1s-1,轧后以5/s冷却至600，保温15min后空冷。工艺2:试样以10/s加热至1200，保温5min；以10/s冷却至轧制温度T2，分别在1000、950、900、860、830下轧制，压下率分别为10%、20%、40%，变形速率0.1s-1,轧后以5/s冷却至600，保温15min后空冷。工艺3:试样以10/s加热至1200，保温5min；以10/s冷却至950，压下率40%,变形速率0.1s-1,轧后冷却速度分别取0.5、1.5、10、20、30/s冷却至600，保温15min后空冷。时间图1实验工艺示意图2 实验结果与讨论2.1 加热温度和压下率对Ar3、Ar1点的影响加热温度和压下率对Ar3和Ar1点的影响见图2加热温度/（a）加热温度/（b）图2加热温度和压下率对Ar3qAr1的影响a)加热温度和压下率对Ar3的影响；b)加热温度和压下率对Ar1的影响1-压下率40%；2-压下率20%；3-压下率10%q由图可见，Ar3和Ar1温度均随加热温度的升高而降低，随压下率的增加而升高。这是因为加热温度越高，原始晶粒越大，在随后的再结晶过程中产生的再结晶晶粒也越大，以至晶界总面积较小，不利于铁素体形核生成，从而降低了Ar3温度。同理，Ar1点也下移。另外，在同一加热温度下，随压下率的增加，各类缺陷密度上升，对铁素体非均匀形核有利、故Ar3、Ar1温度上升。曲线示意图见图3,当压下率为10%和20%时，各加热温度下变形的奥氏体仅产生动态回复现象；变形结束后，由于大于静态再结晶的临界变形量s,因此将有静态回复和再结晶发生。其中压下率为20%,加热温度为1000时，动态软化程度最大。而当压下率为40%时，加热温度为1200、1250时，奥氏体有动态回复现象；加热温度为1100、1000、1300时，奥氏体产生明显的动态再结晶。这说明加热温度在一定范围内，奥氏体动态再结晶所要求的临界变形量较大，对降低Ar3点有利。因此在08Al热板生产中，应在保证加热质量的前提下，将加热温度控制在约12001250。图3不同加热温度和压下率的曲线示意图a)压下率10%；b)压下率20%；c)压下率40%加热温度：1-1300；2-1250；3-1200；4-1100；5-10002.2 变形温度与变形量对Ar3qAr1的影响变形温度可改变晶粒变形后的储存能及晶界迁移率而影响再结晶的形核速率和晶粒长大速度2其对Ar1和Ar3的影响如图4。由图可见，变形温度对Ar1和Ar3点的影响约为045。一般来说，当在奥氏体再结晶区变形时，由于温度补偿，变形速率因子z增加，因此动态再结晶后的平均晶粒尺寸D较小；在奥氏体部分再结晶区变形时，变形温度降低，奥氏体未再结晶的数量增大，有可能使D增大。而在奥氏体未再结晶区变形时，只有变形量大于45%时，才有可能得到均匀细小的铁素体晶粒。奥氏体在不同的温度区域变形时，其平均晶粒尺寸决定了Ar3点温度，晶粒细小qAr3点温度值高。这是由于晶粒细，有利于的形核生成，反而提高了Ar3点。加热温度/（a）加热温度/（b）图4不同变形温度和变形量对Ar1和Ar3的影响a)加热温度和压下率对Ar1的影响；b)加热温度和压下率对Ar3的影响1-压下率40%；2-压下率20%；3-压下率10%对于Ar1点，除受Ar3点影响外，还受铁素体形核率和相变扩散系数的作用。变形温度较高时，虽然相变扩散系数较大，但铁素体形核率较低且其作用占优势，从而降低了Ar1点；而变形温度较低时，相变扩散系数较小，其对Ar1点的作用大于铁素体形核率的作用，同样使Ar1点降低。因而在950以上的高温区和850以下的低温区变形时，Ar1点相对较低。变形温度一定时，静态再结晶的晶粒尺寸主要取决于该温度下的变形量大小3。随着变形量的增加，变形后的奥氏体平均晶粒尺寸减小，Ar1和Ar3温度上移，且随变形温度不同波动。其中，当压下率为10%和20%时，Ar1分别在900和950时达到高峰值，此时+两相区温度范围为125和100；而对于压下率为40%以上的变形，900时Ar1为一低峰值。此时两相区范围为105左右。对于Ar3而言，3种压下率平均在900附近达到低峰值，并且变形量越大，波动范围越大；而在860附近变形时，Ar3已无大的变化。当变形温度为830时，已接近或进入+两相区，已无法分辨出Ar3点。各变形温度及压下率下的Ar1,Ar3点和两相区温度范围见表2。表2各变形温度及压下率下的Ar1,Ar3点和两相区范围变形温度/压下率10%压下率20%压下率40%Ar1/Ar3/两相区温度范围/Ar1/Ar3/两相区温度范围/Ar1/Ar3/两相区温度范围/10006928271357028271257228401189057008251257328309873784210590070582512072082793732835103860697837140712840128735842107830675-687-705-在3种变形条件下，900时Ar3点相对较低，此时区最大，+两相区最小，对生产控制十分有利。虽然变形温度为950时+两相区也较小，但由于此温度下Ar3点较高及生产控制较为困难，故不予考虑。因此，在08Al钢实际生产中，从压下率和变形温度综合考虑，将终轧温度控制在900左右较合理。2.3 冷却速度的影响轧后不同冷速对Ar1和Ar3温度也有很大影响，如图5所示。由图看出，轧后冷速升高，Ar1点和Ar3点下降，其中Ar3点在冷速为1020/s范围时，下降趋势平缓；冷速大于20/s后，又有一个快速下降的过程。这是由于变形后冷速增加，过冷度加大，和相之间的自由能差Gp增大，促使相变进行4。另一方面，过冷度较小，则相变仅沿表面和晶界进行，易造成相变后组织不均；随着过冷度增加，相变在晶内和晶界可同时进行，相变后得到比较均匀的组织。因此，08Al热轧钢板轧后冷速范围建议为2530/s,并尽可能取高限值。冷却速度/.s-1a)冷却速度/.s-1b)图5冷却速度对Ar1、Ar3的影响a)冷却速度对Ar1的影响；b)冷却速度对Ar3的影响3 结论通过以上实验结果，可以看出，轧制工艺参数对08Al钢Ar3和Ar1点的影响极为复杂，在制定生产工艺时，必须考虑不同工艺参数的综合作用。在08Al热板生产中，通过分析可得出如