热轧IF钢微观组织和织构演变规律的研究 - 图文-

1、 热轧IF钢微观组织和织构演变规律的研究 王野蔡恒君高毅王越蒋奇武许国林孙晓宇(鞍钢股份有限公司冷轧厂,鞍山 114021摘 要 选取奥氏体区热轧Ti+Nb+P-IF钢板为研究对象,以冷轧压下率为影响因素,通过冷变形和再结晶退火,采用金相组织观察、TEM分析和织构测试等手段,得出不同冷轧压下率对Ti+Nb+P-IF再结晶组织、第二相粒子、织构的影响规律。关键词 奥氏体区轧制 Ti+Nb+P-IF钢 再结晶退火 金相组织 第二相粒子 织构The Study on Microstructure andTexture Evolution of Hot Rolled IF SteelWang Ye C

2、ai Hengjun Gao Yi Wang Yue Jiang Qiwu Xu Guolin Sun Xiaoyu (Cold Strip Works of Anshan Iron and Steel Corporation, Anshan, 114021Abstract This paper studies hot rolled Ti+Nb+P-IF steel in austenite Region, with cold rolling reduction as the influencing factor. Cold deformation and recrystallization

3、annealing were carried out, and microstructure observation. TEM analysis and texture measurement were used as the measurement methods. Conclusions were drawn on the evolution of recrystallization microstructure、secondary phase particles、texture of Ti+Nb+P-IF steel with different cold rolling reducti

4、on.Key words cold rolling reductions, Ti+Nb+P-IF steel, hot roiled in austenite region, opfic micrograph, secondary phase particles, texture1引言高强IF钢的开发思想是把IF钢具有超深冲性的特点,与P、Mn、Si等固溶元素所具有的固溶强化机制结合起来,即在IF钢成分基础上,再加一些P、Mn、Si的量来提高其强度1, 2。高强IF钢生产工艺与IF 钢相似,主要包括热轧、冷轧、退火等工序,关于化学成分、热轧、退火工艺对高强IF钢最终组织和性能的影响,已开展不少

5、的研究3, 4,但关于冷轧主要工艺参数-冷轧压下率对组织和织构转变的规律的研究,尚鲜报道。因此,本文通过对奥氏区热轧Ti+Nb+P-IF钢的不同冷变形及再结晶退火条件下得到的显微组织和织构进行理论分析,得出不同冷轧压下率对其显微组织和织构的影响规律,为拓展高强IF钢的研究与生产提供理论依据。2实验材料及实验方案2.1实验材料选取Ti+Nb+P-IF热轧板为实验材料,化学成分(质量分数,%:C0.0030,N0.0025, Mn0.22, P0.07,S0.006,Nb0.03,Ti0.040,Als0.041,热轧工艺制度:板坯加热稳定1050,终轧温度930;卷取温度735。2.2实验方案样

6、品经冷轧压下率30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%的冷变形;采用同一的罩式退火制度,把冷轧板切割成规格为25mm×30mm的长方形,在箱式退火炉中以12/min加热到740,保温4 h,随炉空冷至室温。利用光学显微镜观察退火组织、透射电镜萃取复型观察第二相粒子;织构样品(20mm×20mm表面经研磨和侵蚀后,在Dmax-A型X射线衍射仪上,采用Schulz背反射法进行织构测定。采用截点法对冷轧退火Ti+Nb-P-IF钢的样品进行晶粒尺寸的测定。3实验结果与分析3.1冷轧压下率对Ti+Nb+P-IF钢金相组织的影响图1为奥氏体区热轧Ti+Nb+P-IF钢不同

7、冷轧压下率退火样品的金相组织,从图中可以看出:退火温度740,保温4h后,实验样品都发生了完全再结晶。随着压下率的增加,沿轧向拉长的晶粒减少,等轴晶粒数量增加。压下率30%时,铁素体晶粒比较粗大,晶粒明显沿轧向伸长,晶粒大小不均匀,再结晶不充分,晶粒度为7.5级;压下率50%时,晶粒尺寸减小,大小不均匀;压下率70%90%时,再结晶更为充分,晶粒尺寸减小,大小均匀,等轴晶粒数量增加。 图1 奥氏体热轧Ti+Nb+P-IF钢不同冷轧压下率退火样品的金相组织压下率95%时,晶粒度9级,晶粒尺寸有增加的趋势,产生这一现象有很多因素,一种可能是在压下率为95%时,再结晶过程中晶粒选择生长作用增强,大量

8、析出的第二相粒子在某一方向对晶粒长大的钉轧的作用减弱,造成了这一取向上的晶粒异常长大,使晶粒大小不均匀。图2为 Ti+Nb+P-IF钢不同冷轧压下率再结晶晶粒尺寸,冷轧压下率30%的再结晶晶粒较粗大,约为62µm;压下率50%90%时,随压下率增加,晶粒尺寸缓慢减小,大约在2030µm;压下率95%时,晶粒尺寸有增加的趋势。 图2 奥氏体区热轧Ti+Nb+P-IF钢不同冷轧压下率再结晶晶粒尺寸3.2 Ti+Nb+P-IF钢退火样品的第二相粒子特征图3为奥氏体区热轧Ti+Nb+P-IF钢冷轧压下率30%、70%和90%退火样品第二相粒子的形态,从图中可以看出:压下率30%的退

9、火样品中有细小的FeTiP(+Nb第二相粒子析出,球形的是TiS,方形或长条形是TiN、Ti(N,C,平均尺寸为3040nm。压下率70%的退火样品中析出的第二相粒子的类型与30%时的相同,第二相粒子的尺寸有减小的趋势,平均尺寸为2030nm。压下率90%的退火样品析出的Ti4S2C2(+少量Nb,呈小球状聚集,而FeTiP(+少量Nb呈不规则的细小团簇状,第二相粒子的尺寸明显增加,平均尺寸大约在4050nm,同时有细小的第二相粒子依附在其他第二相粒子上析出的现象。3.3冷轧压下率对Ti+Nb+P-IF钢织构的影响图4为奥氏体区热轧Ti+Nb+P-IF钢形变织构ODF恒=45°截面图

10、,从图中可以看出:不同冷变形各试样的织构组分大致相同,压下率从30%到70%时,和纤维织构逐渐增强;压下率从80%到90%时,和纤维织构虽有减弱的趋势,但强度仍保持在压下率70%的水平,且纤维织构呈均匀的管状分布;压下率95%时,和纤维织构变得更强,织构弥散程度增加。图5是与图4对应的Ti+Nb+P-IF钢冷轧织构的和取向线,从图中可以看出:取向线上,随压下率的增加,001<110>和111<110>组分迅速增加,001<110>取向增加的幅度大于111<110>取向增加的幅度;压下率85%时,001<110>和111<110&

11、gt;取向有最理想的分布形态;当压下率95%时, 001<110>223<110>之间织构的组分增加幅度很大。最稳定取向为223<110>取向。取向线上,随压下率的增加,111<112>和111<110>组分迅速增加;压下率30%90%时,同一压下率下,111<112>的取向密度都大于111<110>取向密度,压下率95%,111<110>组分迅速增加, 111<112>组分迅速减少;压下率85%时形成最强冷轧纤维织构,压下率70%和80%时冷轧纤维织构强度相差不大。冷轧形变织构的形成是

12、由于冷变形使晶粒沿着某些特定的滑移系进行滑移和转动,不断向稳定取向聚集的结果5;很多研究表明冷轧过程中晶粒的旋转沿下面两条路径6:(1001<100>001<110>112<110>223<110>(2110<001>554<225>111<112>111<110>223<110>,最稳 图3 奥氏体热轧Ti+Nb+P-IF钢退火样品第二相粒子的形态 图4 奥氏体热轧Ti+Nb+P-IF钢不同冷变形的ODF恒=45 °截面图 图5 奥氏体区热轧Ti+Nb+P-IF钢不同冷变形的

13、、取向线(a 取向线; (b 取向线定取向都为223<110>取向。由于各个晶粒取向不同,有的处于软取向,有的处于硬取向。在冷变形量一定的情况下,一些处于软取向的晶粒先开始滑移并最终转到稳定取向,而硬取向的晶粒处于协调地位,这些晶粒难于转动到稳定取向,只有在较大的应力作用下,硬取向晶粒才会随着滑移的进行转动到稳定取向。因此,随冷变形量增加,晶粒转动的外力增加,转动到稳定取向的晶粒增加,223<110>取向得到明显加强7。可见奥氏体区热轧Ti+Nb+P-IF钢,冷变形晶粒基本上按照上面介绍的晶粒旋转路径进行转动6,最终获得稳定223<110>取向。图6为奥氏体

14、区热轧Ti+Nb+P-IF钢不同冷变形再结晶ODF恒=45 °截面图,从图中可以看到:织构组分的共同特征是由部分的RD纤维织构(具有<110>平行于轧制方向的一组取向和完全的ND纤维织构(具有<111>垂直于轧制面的一组取向组成。 图6 奥氏体热轧Ti+Nb+P-IF钢不同冷变形再结晶恒=45 °ODF截面图热轧 IF 钢微观组织和织构演变规律的研究 ·7 · （3）奥氏体区热轧 Ti+Nb+P-IF 钢冷变形到再结晶织构的演变规律：奥氏体区热轧 Ti+Nb+P-IF 钢的冷 变形，随压下率的增加， 纤维织构和 纤维织构迅速增强，

15、压下率 85%形成最强的冷轧 纤维织构，压下 率 90%时，冷轧 纤维织构减弱，95%时又增强。退火后，001<110>223<110>之间的织构组分转变为 111<112>和111<110>织构；压下率 85%时，最强的冷轧 纤维织构发展为最强的再结晶 纤维织构， 随压下率继续增加，再结晶 纤维织构减弱，并且同一压下率111<112>的取向密度大于111<110>的取 向密度。 参 考 文 献 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ning Y, Wang Z D, Wang G D, et al. Testing stu

16、dy on ferritic hot rolling technology of Nb+Ti IF steel J. Steel Rolling, 2004, 21(2: 79. 商建辉, 王先进, 蒋冬梅, 等. 卷取温度对 Ti-IF 钢第二相粒子及晶粒尺寸的影响J. 钢铁, 2002, 37(3: 4347. 王先进, 王作成, 唐荻, 等. 成分及工艺对加磷高强 IF 钢成形性能的影响J. 钢铁, 1993, 28(3: 3538. 关小军, 周家娟, 潘伟, 等. 终轧温度对 Ti+Nb 处理的高强 IF 钢板组织和性能的影响J. 特殊钢, 2000, 21(6: 810. 李晋霞.

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