多道次热轧温度及压下率对热轧IF钢深冲性能的影响

1、多道次热轧温度及压下率对热轧IF钢深冲性能的影响王作成关小军赵罕摘要用实验室4辊轧机系统研究了多道次热轧时热轧温度及压下率对热轧IF钢抗拉强度、n值、r值和织构的影响规律，为热轧IF钢的工业试生产提供了理论依据。关键词无间隙原子(IF)钢多道次热轧深冲性能Effect of Multiple-Pass Hot Rolling Temperature and Reduction Rate on Deep-Drawing Properties of Interstitial-Free SteelWang Zuocheng and Guan Xiaojun(College of Material S

2、cience and Technology, Shandong University of Technology, Jinan 250061)Zhao Han(Mechanical Engineering Department, Tsinghua University)AbstractThe effect of multiple-pass hot rolling temperature and reduction rate on tensile strength, n value, r value and texture of interstitial-free (IF) steel has

3、been systematically studied using four-high mill in laboratory, it is the theoretical basis for IF steel commercial production.Material IndexInterstitial-Free Steel, Multiple-Pass Hot Rolling, Deep-Drawing Property80年代以来，在研究冷轧IF钢时发现14，IF钢在铁素体区热轧时形成的主要织构是111织构，使“以热代冷”在IF钢上实现成为可能。本文在实验室条件下系统研究了多道次热轧时热

4、轧温度及压下率对热轧IF钢深冲性能的影响规律，从而为热轧IF钢的工业试生产提供了理论依据。1实验过程1.1实验材料实验材料为武钢现场生产的IF钢粗轧后的热轧板坯，成分见表1。表1实验用钢化学成分/%Table 1Chemical compositions of experimental steel /%试样CNSPMnSiAlsTiNb10.00520.00310.00650.0070.150.0210.0530.0700.00520.00250.00310.00800.0080.170.0220.0640.0710.008 1.2热轧热轧是在实验室的4辊轧机上进行的。轧机工作辊的辊径为300

5、 mm、辊身长度为320 mm，轧辊的转速为75 r/min。加热使用了一个用碳硅棒加热的马弗炉。考虑到润滑条件对热轧板性能的影响，使用了武钢自己开发的热轧润滑油。热轧过程如下：坯料加热到1 000 均热1 h，从炉中取出后待温至设定开轧温度，按设定道次及压下量热轧至要求厚度，终轧后空冷至室温。1.3退火热轧IF钢可以省去过时效处理，用有气体保护的箱式炉来模拟热轧IF钢的退火过程。保护气体为氩气和氢气的混合气体，目的是防止试样表面氧化。炉温用便携式电位差计测量。罩式退火的模拟按以下方式进行：先将试样放入箱式炉中，在保护气氛中加热至设定温度(750 )，保温3 h后取出空冷。1.4力学性能测定力

6、学性能是通过简单拉伸实验获得的，拉伸实验在Instron-2185材料试验机上进行。r值的测定按国标GB5027-85进行，实测拉伸15%时所对应的r值，n值测定按国标GB5028-85进行。1.5织构测定织构反极图测定在日本理学Riga-KVD型X射线衍射仪上进行，选用Mo-k靶，管电压为40 kV，管电流为30 mA。考虑到同一试样从表层到中心其织构可能存在差异，所以，所有试样均测距表面1/4厚度的截面。实验中所用的化学抛光液组成为H2PO4(50ml)+30%H2O2(50ml)。 2实验结果2.1热轧温度对热轧IF钢性能的影响表2给出了不同轧制温度下实验钢的力学性能测试结果，图12给出

7、了轧制温度对热轧IF钢性能的影响规律。分析图表不难发现：在有良好润滑条件下，获得深冲性能(1.0)的前提是实验钢在铁素体区轧制(见图1c)，在没有良好润滑条件下，即使在铁素体区轧制，热轧板的值也在1以下(见图2c)。表2热轧实验用钢的力学性能Table 2Mechanical properties of hot-rolled experimental steel试样开轧温度/润滑条件S/MPab/MPa/%r111222222950800700800750700800750700有有有有有有无无无2808810095105951129810336524026526026526226527727

8、7-52505052525154500.1700.2670.2450.2580.2540.2630.2560.2530.2580.8401.2131.3091.4271.6371.7500.8960.9741.0210.120-0.49-0.620.6060.8870.7270.1960.0210.154图1轧制温度对1#钢抗拉强度(a)，n值(b)和r值(c)的影响Fig.1Effect of rolling temperature on tensile strength (a), n - value(b) and r - value (c) of steel No1图2轧制温度对2#钢抗拉

9、强度(a)，n值(b)和r值(c)的影响Fig.2Effect of rolling temperature on tensile strength (a), n - value (b) and r - value (c) of steel No2开轧温度在700 时，2#钢的强度水平、总延伸率和值与冷轧IF钢的性能水平相当，值达到1.75，超过了铝镇静钢。轧制温度在800 以下，即在铁素体区轧制时，轧制温度对屈服强度、抗拉强度、总延伸率及值影响较小，对值影响很大，随着轧制温度的降低，值增加。图3给出了热轧IF钢在奥氏体和铁素体区热轧时的反极图比较结果。在奥氏体区热轧时，由于热轧板在轧后发生了

10、的相变，因此热轧板织构是紊乱的，没有明显的择优取向；在铁素体区热轧时，因为没有相变发生，故在大压下时热轧板的织构明显以111取向为主，111织构取向密度达到了3.29。图3在奥氏体和铁素体区热轧时1#钢的反极图比较Fig.3Reverse pole figure comparison of steel No1 hot-rolled in and region图4给出了热轧IF钢在铁素体区轧制时轧制温度对织构的影响规律。随着轧制温度的降低，111织构明显得到加强，这一变化规律是与其值变化规律相一致的。图4在铁素体区热轧时轧制温度对1#钢织构的影响Fig.4Effect of rolling te

11、mperature on textures of steel No1 as hot-rolling in region2.2压下率对热轧IF钢性能的影响表3给出了750 有润滑时2#钢在不同道次压下分配条件下的力学性能测试结果，分析性能可知：轧制温度和润滑条件相同时，道次压下分配和总压下率对热轧IF钢强度、延伸率和值的影响不大，但大的道次压下率下热轧IF钢值(=1.637)明显高于小道次压下率的值(=1.275)，这说明热轧过程中采用大的道次压下率可以显著提高热轧IF钢的值，同时，由表3可知，道次压下率对热轧IF钢值的影响远远超过了总压下率的影响。表3热轧压下率对试验用钢力学性能的影响Tabl

12、e 3Effect of hot-rolled reduction rate on mechanical properties of experimental steel试样总压下率/%道次压下分配s/MPab/MPa/%r1801812963105265520.2541.6370.88728824171210864391262540.2611.2750.753 3结论(1) 在有良好润滑条件下，获得深冲性能(1.0)的前提是实验钢在铁素体区轧制，在没有良好润滑条件下，即使在铁素体区轧制，热轧板的值也在1以下。(2) 只有在铁素体区热轧，才能在热轧板中获得111织构占优势的择优取向。并且随着轧制温度的降低，111织构明显得到加强。(3) 在总压下率不变时，大的道次压下率对获得高的值有利。山东省自然科学基金资助项目作者简介：王作成，男，33岁，副教授。1989年毕业于清华大学锻压专业。1991年获北京科技大学金属塑性加工专业硕士学位，1995年获博士学位。从事深冲钢板研究开发工作。作者单位：王作成关小军山东