快速热处理下超低碳钢的相变及再结晶组织织构

1、快速热处理下超低碳钢的相变及再结晶组织织构本文对快速热处理下的 （超） 低碳钢的相变、再结晶组织织构演变规律及成形 性能进行了探索性研究 , 重点研究了冷轧 （超）低碳深冲钢在超快速加热过程中的 相变、再结晶规律及退火组织织织构演变 , 论文的主要创新性工作如下： 1.首次 系统研究了加热速率、初始组织和冷轧预变形对升温过程中相变的影响规律 , 揭 示了升温过程中各因素对奥氏体相变的影响机制。 加热过程中奥氏体相变点的确 定对退火工艺下的制定是非常重要的。尽管前人已对退火工艺参数 ,诸如温度、时间等进行了大量研究 , 但加热过程 中不同参数对相变点的影响未见系统报道。 本文采用热模拟结合膨胀量

2、和组织观 测手段, 对实验材料加热过程中的相变进行系统研究。结果表明,随加热速率提高,实验钢的相变开始点Ac1和结束点Ac3均升高, 当加热速率由0.1s-1升高到300C s-1, Acl和Ac3点的增加速率并不是随加热速率增加而线性增加的,而是在0.1-50s-1内相变点增加速率较大,a v最大值可达12.2 ;当加热速率大于50C s-1,相变点增加速率缓慢,其a v 仅为0.01 o加热速率相同时，冷轧预变形可使实验钢的 Acl点和Ac3点向低温区 偏移 , 且随偏移量随变形量增加而增加。同时,加热速率对预变形试样相变点的影响明显小于对未变形试样的影响 , 而且快速加热速率下，预变形对

3、相变点的影响作用大于缓慢加热速率条件下的。 初始组织状态在缓慢加热条件下对相变点影响不大 , 但随加热速率升高 , 初始组 织状态对相变点影响作用提高。2. 系统研究了超快速加热条件下再结晶温度、晶粒尺寸和织构演变规律 , 揭示了加热速率和合金元素对实验钢再结晶晶粒尺寸和织构演变的作用机理。本文 对比研究超快速加热和普通加热速率工艺下 Nb+Ti-IF 钢和 Nb-IF 钢的再结晶规 律，结果表明，在超快速加热工艺下,2种实验钢的再结晶过程可在0.43s内完成， 而在普通加热工艺下需要约4s内完成,超快速加热缩短了再结晶时间，而且降低 了再结晶温度Tso、提高了再结晶完成温度TIOO,但冷轧带

4、钢仍可在a Y开始 之前完成再结晶过程。由不同退火工艺下再结晶晶粒尺寸的变化规律得出 , 超快速退火下晶粒尺寸 细化与否取决于位错密度、 形核点密度和溶质拖曳作用对晶粒长大的阻碍与高储 能对晶粒尺寸的促进作用的竞争 , 阐述了退火过程中晶粒尺寸控制原理。再结晶 织构研究表明 , 在超快速加热退火工艺下 , 实验钢能够获得强烈的有利成形织构 , 其织构强点类型和密度取决于实验钢的成分、再结晶形核类型和方式。针对不同成分体系钢种 ,提出了通过控制初始组织和退火工艺 ,合理调控晶 粒尺寸 , 提高再结晶织构的取向密度和均匀性的方法 , 有利于提高退火板的成形 性能。3.研究了非等温周期退火工艺对再结

5、晶组织、织构的影响规律 ,阐述了非 等温周期退火工艺参数对晶粒尺寸的作用机制和再结晶动力学的影响。对冷轧带钢在传统等温退火工艺已开展了大量的研究 , 可由经典的再结晶动 力学描述整个过程。 然而, 对于非等温退火的研究偏少 , 但非等温退火对材料的性 能却有很大的影响。本文通过开展非等温周期退火实验 , 结果表明 , 非等温周期退火工艺影响了 再结晶过程中晶粒长大动力学 , 造成等温再结晶动力公式不再适用于描述非等温 周期退火过程。与周期退火工艺相比 , 非等温周期退火能够促进晶粒长大 , 在晶粒 尺寸相等的情况下 ,降低了晶粒尺寸均方差 ,提高了组织的均匀性；晶粒尺寸随振幅增加或震荡速率增加

6、而增加 , 继续提高振幅或提高震荡速率均会减小晶粒尺寸晶界研究表明,等温退火工艺下低刀值重位点阵晶界主要为刀3、刀7、刀9、刀13、刀17和刀19,而周期退火工艺下主要的低刀值重位点阵晶界为刀3、刀7、刀9和刀13,非等温退火下提高了低刀值重位点阵晶界含量。在周期退火工艺下,丫纤维织构上的最强点密度和体积分数随着振幅和振荡频率的增加略有提高；当振幅由30C升高到60C时,试样的最强点密度由F(g)=13.2提高到F(g)=13.7, 并且它所对应的体积分数也由 10.3%增加到 11.7%；在振幅相同的情况下 ,当震荡 频率由s-1升高到4Cs-1时，试样的最强点密度及其体积分数分别由 F(g

7、)=13.7 升高到 f(g)=14.4 和由 13%增加到 13.9%；当振幅及振荡频率继续增 加时，丫纤维织构的上的最强点密度和体积分数均降低。4. 研究了不同成分体系的 IF 钢退火组织织构的演变及对成形性能的影响 , 揭示了化学成分和退火方式对再结晶组织织构和成形性能的影响规律。 再结晶退 火实验表明 , 新型高 Nb-IF 钢的再结晶温度和再结晶完成温度比传统 Nb+Ti-IF 钢提高了近30C ,这是由于其较高含量的Nb和C形成更多细小的二相粒子钉轧 晶界,推迟了再结晶的发生。同时,相同退火温度下晶粒尺寸细化 21%、组织均匀性好且低能晶界含量增 加了 38.9%。织构研究表明 ,

8、 新型高 Nb-IF 钢的织构最强点 334<483> 取 向和次强点 554<225> 取向峰值密度较高 , 峰值密度分别为 .f(g)=13.24 和 f(g)=11.91 。细化的晶粒尺寸、 独特的无间隙析出区间组织和均匀的织构能够获得高拉伸 强度、延伸率和成形性能指标r值。5.研究了退火工艺下冷轧低碳BH钢的组织 演变和性能变化，阐述了加热速率对低碳BH钢板再结晶组织及性能的影响规律。提出了通过控制加热速率 , 提高引入位错和细化晶粒尺寸 , 进而提高烘烤性 能的控制手段。研究结果表明 ,随加热速率增加 ,晶粒尺寸降低 ,热轧析出粒