單機(jī)架可逆冷軋低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼組織與深沖性能的研究

1、單機(jī)架可逆冷軋低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼組織與深沖性能的研究 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼作為一種優(yōu)質(zhì)的碳素結(jié)構(gòu)鋼 , 具有優(yōu)異的深沖性能和較低的強(qiáng) 度,適于沖制4mn以下的各種形狀復(fù)雜的冷沖壓構(gòu)件，如車身、駕駛室、各種儀表 及機(jī)器外殼等。隨著市場競爭日益激烈 , 為滿足對不同厚度規(guī)格低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼板 的需求,需要為各厚度規(guī)格鋼板制訂最優(yōu)的生產(chǎn)工藝 ,優(yōu)化深沖性能,降低成本。近年來 , 關(guān)于連續(xù)冷軋及相應(yīng)的退火等工藝參數(shù)對低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼深沖性能影 響的研究報道較多 , 而關(guān)于可逆冷軋過程中鋼板內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律 , 壓下 率和相應(yīng)的退火工藝參數(shù)等對鋼板深沖性能影響的報道較少。 開展可逆冷軋生產(chǎn) 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的研究工作 ,

2、能夠探討鋼板軋制過程中真實(shí)的受力狀態(tài)及變形規(guī)律 為研究冶金生產(chǎn)過程中鋼板組織性能和織構(gòu)的演變規(guī)律提供了可能 , 更好的應(yīng)用 于不同厚度規(guī)格鋼板生產(chǎn)工藝參數(shù)的制訂 , 具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文以可逆冷軋生產(chǎn)的低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼為研究對象,利用X射線衍射(XRD)、電 子背散射衍射(EBSD)掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、光學(xué)顯微鏡(0M)以及拉 伸試驗(yàn)等測試方法 , 深入系統(tǒng)地研究了冶金工藝參數(shù)及酸溶鋁含量對低碳鋁鎮(zhèn)靜 鋼組織和深沖性能的影響。 通過利用銅絲定點(diǎn)標(biāo)記法對可逆冷軋生產(chǎn)過程中鋼板 變形規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn) ,可逆軋制時,鋼板往復(fù)通過軋機(jī) ,剪應(yīng)力方向也隨之發(fā)生相 反的變化,剪

3、應(yīng)力沒有因?yàn)檐堉频来蔚脑黾佣觿?,各道次可逆冷軋之后 ,都沒有 強(qiáng)烈的剪切變形發(fā)生 , 各壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼板的心部及表層的變形模式都為 壓縮變形 , 心部及表層的顯微組織及織構(gòu)情況相似。退火后 , 基體組織都為“餅形”的沿軋向伸長的再結(jié)晶晶粒。研究了不同冷 軋壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的組織、織構(gòu)和性能后發(fā)現(xiàn) , 冷軋壓下率對深沖性能各項(xiàng) 指標(biāo)的影響都不大。由于可逆軋制時鋼帶在軋機(jī)后多次往復(fù)通過對織構(gòu)的形成造成了一定的影 響, 不同于連續(xù)軋制后的織構(gòu)情況。 從宏觀織構(gòu)情況可以看出 , 各壓下率鋼板的有 利織構(gòu)111、不利織構(gòu)100和高斯織構(gòu)110所占的百分含量及其相應(yīng)的a、 丫線織構(gòu)取向密度在冶

4、金生產(chǎn)過程中的變化情況都較為一致。然而壓下率對鋼板的微觀組織結(jié)構(gòu)有一定的影響 , 隨著壓下率的增加 ,有利 的顯微取向織構(gòu)密度升高 ,不利的顯微取向織構(gòu)密度降低 , 這是由于隨著壓下率 的不同, 冷軋過程中發(fā)生碎化及退火過程中發(fā)生再結(jié)晶轉(zhuǎn)變的能力不同所造成的。 研究了不同冷軋壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼板的退火再結(jié)晶規(guī)律發(fā)現(xiàn) ,在 4小時恒時退 火過程中 ,再結(jié)晶溫度隨壓下率的升高而降低 , 壓下率為 40%,52%,59%,64%,72% 和81%勺試驗(yàn)鋼所對應(yīng)的再結(jié)晶溫度分別為602r ,600 C ,596 C ,590 C C,576 C和 572Co在610C恒溫退火過程中，再結(jié)晶保溫時間隨壓

5、下率的升高而減少，上述各 壓下率的鋼板的再結(jié)晶保溫時間分別為 117分鐘,80 分鐘,42 分鐘,18 分鐘,9 分 鐘和5分鐘。但在700C恒溫退火過程中，再結(jié)晶幾乎不需要孕育期，并且壓下率 對再結(jié)晶的影響很小。通過理論推導(dǎo)可以計算不同冷軋壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼恒時及恒溫條件下的再結(jié)晶溫度及保溫時間，計算結(jié)果與本文試驗(yàn)結(jié)果吻合度較高。采用EBSD技術(shù)對 64%壓下率的冷軋板在退火再結(jié)晶過程中的微觀組織和織構(gòu)演變規(guī)律進(jìn)行了深入 研究, 結(jié)果表明在退火再結(jié)晶過程中 , 再結(jié)晶晶粒優(yōu)先生長方向?yàn)檐埾?, 晶粒長大 為扁平的“餅形” o從取向圖中看到 ,111 取向晶粒在退火再結(jié)晶過程中優(yōu)先形核及長大

6、, 其織構(gòu)形成具有定向形核的特點(diǎn)。在取向密度圖中還可以看到，再結(jié)晶組織中的晶粒 取向織構(gòu)沿a和丫取向線的特征分布，從再結(jié)晶初期到再結(jié)晶剛完成時，基本沒 有發(fā)生變化 , 只有強(qiáng)度發(fā)生了一些變化。說明低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼最終的退火再結(jié)晶織構(gòu)主要特征在再結(jié)晶初期就決定了 , 即再結(jié)晶初期的形核特點(diǎn)就決定了最終的再結(jié)晶織構(gòu)特征。 壓下率為 64%的冷軋 試樣中小角度晶界所占比例高達(dá) 90.7%,因?yàn)槠浜写罅啃〗嵌鹊膩喚?, 隨著退 火再結(jié)晶過程的進(jìn)行,小角度晶界從490C退火時的88%筆低到610C退火時的 5.1%,這是由于與變形基體呈大角度晶界的再結(jié)晶晶核消耗了基體中具有相近取 向的變形亞晶而長大的緣故

7、。再結(jié)晶晶粒長大階段晶粒尺寸的增加是通過大晶粒吞并小晶粒來實(shí)現(xiàn)的 , 小 尺寸晶粒由于曲率大 , 單位體積內(nèi)晶粒的表面積大 , 能量高, 不穩(wěn)定,容易被大尺 寸晶粒吞并 , 因此, 不同于再結(jié)晶階段的驅(qū)動力來自形變儲能 , 晶粒長大階段晶粒 尺寸增加的驅(qū)動力來自晶界表面能量的降低。通過研究退火溫度對68%和 75%壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼板組織性能影響的研究發(fā)現(xiàn)，退火溫度在660720E之間時 對鋼板的 r 值及屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有一定的影響 , 但退火溫度對強(qiáng)度的影響 更加明顯 , 強(qiáng)度隨退火溫度的升高而降低。通過深沖性能對比發(fā)現(xiàn) ,68%-75%壓下率低碳鋁鎮(zhèn)靜冷軋板較適宜退火溫度 范圍為680E -700 C,較低壓下率的冷軋板(68%)為提高其深沖性能應(yīng)選擇較高 的退火溫度(700 C),使退火再結(jié)晶過程充分進(jìn)行,而較高壓下率的冷軋板(75%) 為節(jié)省資源，降低成本應(yīng)選擇該范圍內(nèi)較低的退火溫度(680 C) o研究了酸溶鋁含 量對組織性能的影響。結(jié)果表明：酸溶鋁含量為 0.1%的低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼 , 屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度過高 , 分別為257MPa和336MPa而塑性應(yīng)變比為0.84,失去了深沖性能,而且各取向織 構(gòu)在冶金生產(chǎn)過程中沒有明顯的密度變化 , 退火后有利的 111 取向織構(gòu)密度仍 十分低, 這主要