热轧双相钢的发展

1 前言热轧双相钢是由一定成分的低碳或低合金钢经控轧和控冷而得到具有铁素体和马氏体双相组织的钢。这种钢有75％～85％的铁索体及15％～25％的弥散于铁素体基体的岛状马氏体。同时,保留少量的残余奥氏体。     

马氏体体积分数对热轧双相钢力学性能和n值的影响

通过热轧和模拟超快冷试验,试制出780 MPa级热轧双相钢,研究了马氏体的含量、形貌、分布对热轧双相钢力学性能和n值的影响。结果表明,试验钢经850℃终轧后,组织为铁素体+马氏体,抗拉强度853 MPa,屈服强度464 MPa,屈强比0.54,伸长率19.5%,n值0.14,达到热轧DP780性能要求。在高马氏体含量下(28.2%),随着马氏体含量的增加,组织中的马氏体由弥散分布的片状马氏体逐渐转变为连续的板条状马氏体,马氏体的尺寸逐渐增加;而多边形铁素体部分转变为准多边形铁素体,铁素体尺寸逐渐减小。热轧双相钢的强度和屈强比逐渐提高,而伸长率和n值逐渐降低。     

热变形及冷却条件对0.1%C-2%Si钢双相组织形成的影响

研究了热变形及冷却条件对0.1％C-2％Si钢双相组织形成的影响。结果表明:终轧温度与冷却速度影响钢的双相组织形成及最终马氏体与铁素体双相组织相对量;通过控轧、控冷,0.1％C-2％Si钢可获得理想的铁素体加～20％马氏体热轧双相组织。     

热变形及冷却条件对0.1%C—2%Si多双相组织形成的影响

研究了热变形及冷却条件对０．１％Ｃ－２％Ｓｉ钢双相组织形成的影响。结果表明：终轧温度与冷却速度影响钢的双相组织形成及最终马氏体与铁素体双相组织相对量;通过控轧、控冷,控冷,０．１％Ｃ－２％Ｓｉ钢可获得理想的铁素体加～２０％马氏体热轧双相组织。     

技术讲座

<正>何谓双相钢,热轧双相钢组织控制特点是什么?双相钢是指低碳钢或低碳合金钢经过临界区热处理或控制轧制工艺而得到的主要由铁素体（F）+少量（体积分数<20%）马氏体（M）组成的高强度钢,也称马氏体双相钢,其组织特征是在延伸性好的铁素体基体上分布一定比例的强硬马氏体。双相钢具有良好的强塑性匹配和冷变形性能及综合机械性能。     

高品质热轧双相钢的开发

为了提高热轧双相钢的品质,研究了化学成分、轧制工艺、冷却工艺和不同季节水温等参数对热轧双相钢组织和性能的影响。结果表明,无Si成分设计显著提高了热轧双相钢的表面质量;较低的终轧温度和中间保温温度有利于获得更为细小的铁素体组织和弥散的马氏体组织;低的卷取温度（280 ℃）可以获得铁素体+马氏体双相组织;冷却水水温的降低显著提高马氏体含量并提高双相钢的强度。基于上述研究,邯钢实现了系列热轧双相钢的稳定生产,双相钢制作的汽车车轮性能良好。     

高品质热轧双相钢的开发

为了提高热轧双相钢的品质，研究了化学成分、轧制工艺、冷却工艺和不同季节水温等参数对热轧双相钢组织和性能的影响。结果表明，无Si成分设计显著提高了热轧双相钢的表面质量；较低的终轧温度和中间保温温度有利于获得更为细小的铁素体组织和弥散的马氏体组织；低的卷取温度（280 ℃）可以获得铁素体+马氏体双相组织；冷却水水温的降低显著提高马氏体含量并提高双相钢的强度。基于上述研究，邯钢实现了系列热轧双相钢的稳定生产，双相钢制作的汽车车轮性能良好。     

Nb含量对Si-Mn系热轧双相钢组织与力学性能的影响

研究了Nb含量对热轧Si-Mn系双相钢组织与力学性能的影响。结果表明,不同的Nb含量可改变双相钢中马氏体的显微结构,从而出现不同的力学性能。当Nb含量控制在0.073%左右时,双相钢显微组织为不规则的多边形铁素体、少量的残余奥氏体以及岛状和板条状马氏体,其中马氏体的体积分数为18.3%,且内部位错密度较高,强度级别可以达到780~800 MPa。     

CSP线生产C-Mn系热轧双相钢的工业试验

介绍了在CSP生产线上利用普通C-Mn钢生产热轧双相钢的工业试验情况,试验研究了该钢的化学成分、试验工艺、成品力学性能和微观组织。试验得出,该钢的力学性能已达到汽车大梁用钢BG510L的水平;与此同时,提出了生产过程中控制铁素体析出量和促进马氏体形成的具体措施。     

冷却工艺参数对600MPa级热轧双相钢组织和性能的影响

利用Gleeble3500热模拟试验机研究了冷却工艺对热轧双相钢显微组织的影响,利用扫描电镜和拉伸试验对实验室轧制的双相钢进行了显微组织和力学性能分析。研究结果表明：试验用钢经830 ℃终轧后,空冷6～10 s后快冷至卷取温度（≤200 ℃）,可得到室温组织为铁素体（90.7%）+马氏体的热轧双相钢,其屈服强度为335 MPa,抗拉强度为630 MPa,加工硬化率高达0.22,伸长率达26.6%,完全满足热轧DP590钢的要求,试样的马氏体细小弥散分布,平均铁素体晶粒尺寸较小,约为6.4 μm,具有良好的冲压性能。     

卷取温度对700 MPa热轧双相钢组织和性能的影响

采用Gleeble-2000热模拟试验机研究了热轧双相钢在连续冷却过程中的相变行为和组织演变规律,并绘制了试验钢的动态连续冷却转变(CCT)曲线。根据动态CCT曲线,在实验室采用控轧控冷工艺制备了在4种不同温度卷取的700 MPa级热轧双相钢,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射和拉伸试验对试验钢的组织和力学性能进行了观察和测试。结果表明:在300℃卷取的试验钢的力学性能最优,屈服强度为365 MPa,抗拉强度为696 MPa,断后伸长率为22. 5%,组织组成为典型的铁素体加马氏体双相组织,并含有3. 5%(体积分数)的残留奥氏体。     

低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能

采用扫描电镜、拉-拉疲劳试验机等研究了低温卷取热轧双相钢的显微组织及疲劳性能。结果表明:热轧双相试验钢的疲劳极限约为530 MPa;低温卷取工艺生产的热轧双相试验钢夹杂物平均尺寸多在5 μm以下,晶粒比较细小,马氏体组织较细小且弥散均匀分布,具有良好的综合力学性能。热轧双相试验钢疲劳裂纹源位于样品表面的棱角处,疲劳裂纹扩展区上有大量的韧窝、撕裂棱、疲劳辉纹和二次裂纹,瞬断区以浅韧窝为主,由于铁素体和马氏体发生不同程度的应变,最终二次裂纹在铁素体和马氏体的相界面萌生。二次裂纹虽然萌生但并未扩展,大量二次裂纹分散主裂纹尖端应力集中,可有效降低裂纹扩展的驱动力,降低疲劳裂纹扩散速率,抑制疲劳裂纹扩展,使疲劳强度得到提升。     

CSP生产线开发C-Mn型热轧双相钢的生产实践

在包钢CSP生产线上,采用低C-Mn钢成分设计,以控轧控冷工艺批量生产了7000余吨540MPa热轧双相钢。该产品厚度3.5～13mm,组织为铁素体+马氏体,分别用于轿车车轮、重型卡车车轮的轮辐及汽车大梁等,其使用性能良好,能满足汽车车轮的减重要求。     

耐候钢热处理双相化组织与性能

研究了铁路机车车辆用的两种热轧耐候钢经热处理双相化的的金相组织及各种力学性能,结果表明,耐候钢双相化后的显微组织由多边形等轴铁素体晶粒和不规则岛状马氏体组成,且原始组织对其有很大影响;两种热轧耐候钢双相化热处理前后的显微镜组织和力学性能均无明显的各向异性,研究发现,双相化加热温度对马氏体含量,铁素体晶粒大小,屈服现象,屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率及加工硬化指数（n值）等双相化钢的组织和性能均有显著影响,根据试验结果,确定的耐候钢最佳热处理双相比工艺为780℃加热,10％NaCl水溶液淬火,本研究成果将为进一步采用控制轧制法进行耐候双相钢的生产奠定基础。     

成分差异对低成本热轧双相钢组织性能的影响

实验室真空感应炉冶炼C-Mn钢、Nb-Ti钢和含Cr钢,轧后采用三段式冷却工艺试制低成本热轧双相钢,分析了成分差异对热轧双相钢组织性能的影响。结果表明,三种成分均可得到铁素体和马氏体双相组织;三者比较而言,C-Mn钢的铁素体含量较高,塑性好,但强度级别低;由于Nb-Ti钢中微合金元素Nb的固溶拖曳作用抑制相变,铁素体含量低,但细晶强化作用提高了钢板的屈服强度,屈强比增加;含Cr钢显微组织中马氏体含量最高,抗拉强度随之增高,屈强比较Nb-Ti钢降低。     

变形温度对C-Si-Mn系热轧双相钢热变形行为的影响

以C-Si-Mn系热轧双相钢为研究对象,通过单道次热模拟实验,研究了不同变形温度下热轧双相钢热变形行为.研究发现,变形温度越高,再结晶越容易;变形温度降低,铁素体晶粒小,热变形流变应力随之下降,并且双相钢中板条马氏体和孪晶马氏体形貌均有退化趋势.通过对不同变形温度下双相钢热变形行为的研究,可以为进一步热轧实验提供理论依据.     

汽车用450 MPa级冷轧双相高强度钢研制

冷轧双相钢是典型的先进高强钢,因而双相钢在汽车超轻车身设计中的应用比例大幅增加。为适应汽车工业实现轻量化对先进高强钢的市场需求,本钢进行了450 MPa级冷轧双相钢研制开发。文章介绍了汽车用450 MPa级双相高强度钢的化学成分以及热轧、冷轧、热处理工艺等的设计。实验表明:试验钢成品力学性能符合450 MPa级DP钢技术标准要求,显微组织为铁素体加约8%的马氏体,具有典型的双相钢组织特征。目前本钢已正式商业化生产该产品,并得到了多家汽车厂家的认可。     

金相组织对双相钢强度影响的研究

简要回顾了金相组织对双相钢强度的已有预测模型,通过试验研究提出影响双相钢力学性能的主要因素包括马氏体碳含量及各相元的体积分数、铁素体晶粒尺寸等因素,由此提出了一个新的双相钢强度的计算公式,能较好地模拟双相钢的力学性能.     

热轧双相钢显微组织和力学性能

以热轧Si-Mn系双相钢为研究对象,在实验室通过控制轧制和控制冷却实验,研究了变形工艺参数对高强热轧双相钢显微组织和力学性能的影响.研究表明,具有高密度位错亚晶结构的马氏体形貌和分布对双相钢的力学性能有很大影响,通过控制卷取温度、冷却速度和精轧温度,可以得到不同的微观组织形貌和力学性能的热轧双相钢.     

先进高强钢断裂性能研究

在铁素体-马氏体双相钢的成形过程中,因材料边裂而导致的冲废和返修是其使用的一个主要问题。本文以双相钢DP780冲压某汽车零件出现开裂为例,比较了常规拉伸和切边拉伸(试样落料后不打磨边部)的力学性能,观察了断口的组织和形貌。试验结果表明切边质量较差的试样其伸长率要比切边质量好的试样低10%左右,Mn的偏析使得马氏体组织和Mn S夹杂沿轧向呈带状分布造成了横向切边试样的伸长率要比纵向切边试样低3%左右。裂纹在双相钢中的扩展沿着马氏体-铁素体晶界或穿过马氏体,细小的呈簇状分布的马氏体颗粒增加了双相钢的裂纹敏感性,降低了材料的抗断裂性能。