冷轧双相钢组织性能与连续退火工艺研究

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随着汽车工业的快速发展,汽车减重、节能、环保、安全等问题备受关注。采用高强度钢板替代传统的低碳钢板,可显著减轻汽车自重、降低油耗,并且提高汽车构件强度,保证安全行驶。双相钢作为先进高强钢,具有较高的强度、较低的屈强比、优良的成形性能及焊接性能,大量用于汽车工业。与日本、美国等发达国家相比,我国双相钢的生产水平相对落后,一些强度级别较高的双相钢仍然需要进口。热处理工艺是保证双相钢力学性能的关键,对双相钢冷轧板的热处理组织性能及连退生产工艺技术研究具有重要的理论和实际意义。  本文以本钢DP440/590冷轧板为原料,通过模拟连续退火实验,研究了加热速率、保温温度、快速冷却速度、过时效温度、过时效时间等工艺参数对DP440/590双相钢组织性能的影响,并采用再加热过时效(R-OA)工艺研究了DP590的碳化物析出原理。主要内容有:  (1)实验研究了加热速率、退火温度、快冷速率、过时效温度、过时效时间等工艺参数对DP440组织性能的影响规律。  实验研究发现,随着加热速率增加,碳化物沉淀重新溶解量减少,原始组织再结晶时间变短,组织晶粒被细化;随着退火温度升高,奥氏体化程度增大,奥氏体内含碳量减少,淬透性下降,马氏体由岛状向板条状转化;随着快冷速率增加,奥氏体相变成马氏体量增加,组织内部固溶碳含量增加;随着过时效温度升高,第二相中马氏体含量减少,贝氏体含量增加,屈强比升高;随着过时效时间延长,马氏体内部的位错密度减小,间隙原子扩散加剧,屈强比升高。  (2)研究了加热速率、保温温度、快冷速率、过时效温度、过时效时间等工艺参数对DP590组织性能的影响规律,采用正交试验方案寻找连续退火最佳工艺参数。  在本实验范围内,随着加热速率增加,铁素体、马氏体晶粒尺寸细化,马氏体体积分数增加,实验钢屈服强度、抗拉强度均增加,延伸率先略微增加,然后减小,强塑积减小;随着保温温度增加,马氏体体积分数减小,屈服强度、抗拉强度呈下降趋势,当保温温度超过830℃时,强度稍有升高。屈强比在0.45-0.47内小幅度变化。延伸率、强塑积随保温温度升高而增加;随着冷却速率的增加,屈服强度、抗拉强度略微升高,随后趋于稳定,屈强比基本不变,延伸率、强塑积略微下降后趋于稳定;随着过时效温度升高,马氏体分解,抗拉强度下降,屈服强度、屈强比、延伸率整体呈上升趋势。过时效温度超过350℃时,出现屈服平台;随着过时效时间的增加,屈服强度略微减小后趋于稳定,抗拉强度、延伸率稍微下降,但变化不大,屈强比基本不变。超过420s后,屈服强度、抗拉强度、延伸率略微增加。  通过正交试验确定最佳工艺参数为:两相区温度780℃、快冷速率60℃/s、过时效温度280℃。  (3)研究了再加热过时效(R-OA)工艺条件下DP590钢的组织性能,揭示了双相钢中碳化物的析出原理。  实验钢在两相区温度奥氏体化后,以100℃/s的速率快速冷却到260℃,加大冷却速率、冷却到较低温度时,可降低碳的溶解度,使铁素体基体中固溶碳的过饱和度大大增加,缩短了碳的扩散距离,使渗碳体形核点增多,增加了渗碳体析出的驱动力,使得渗碳体不但在晶界析出,而且还在晶内析出。碳的固溶强化效果降低,屈服强度相应降低。同时,析出的渗碳体产生第二相弥散强化,使双相钢的抗拉强度提高。随后的快速加热过程促进了碳的扩散,加速了渗碳体长大。  (4)以DP590为例,研究了双相钢连续退火生产工艺技术,解决了工业生产中遇到的酸洗断带、带材跑偏、带钢横向板温差大、带钢表面质量不达标等一系列难题。  (5)通过对过时效降温等问题的研究,实现了不停炉降低过时效温度,为双相钢的稳定运行和批量生产创造了条件;通过对炉内气氛的控制和水冷辊的控制,有效控制了双相钢表面质量和冷瓢曲等问题;提出退火段冷却方式和平整机稳定轧制的控制方法。  本文的研究结果已经用于本钢DP590级别冷轧双相钢的生产中,实现了双相钢汽车板的批量供货,成功地满足了汽车厂的要求。
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