轧制工艺对800 MPa复相钢组织性能的影响

随着汽车行业的发展,先进高强钢的研究与应用越来越广泛。设计了低C,以Cr、Mn、Si为基本元素,复合添加Ti、Nb、V、Mo等元素的复相(CP)钢化学成分;通过控轧控冷工艺,充分发挥了马氏体和贝氏体相变强化及合金元素的析出强化、细晶强化的复合作用,成功获得了屈服强度大于680 MPa,抗拉强度大于780 MPa,伸长率大于10％的热轧CP钢。研究了不同终轧温度、卷取温度下钢板的组织形貌和析出物大小对其力学性能和扩孔性能的影响,得到了最佳终轧温度为890 ℃,卷取温度为490 ℃。在此工艺下,试制钢板的组织形貌和析出物大小得到了良好的配合,其扩孔率达到47%,扩孔性能最优。     

卷取温度对热轧高扩孔540HE钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验机研究了卷取温度对工业生产的高扩孔540HE钢微观组织、力学性能及扩孔率的影响。结果表明:卷取温度变化可显著改变试验钢的铁素体晶粒尺寸、(Ti,Nb) C析出相形态和贝氏体含量,从而影响其力学性能及扩孔率。随着热轧卷取温度的降低,试验钢的屈服强度及抗拉强度升高,断后伸长率降低,扩孔率略有增加。低温卷取时铁素体晶粒尺寸较小,贝氏体含量增加,贝氏体细小且分布均匀;(Ti,Nb) C析出相细小弥散分布,可显著强化铁素体基体从而减小其与贝氏体硬度差异,有利于扩孔率的提升。     

Mo-Ti微合化热轧高强钢的组织与性能

对一种Mo-Ti微合金钢进行了热轧实验,研究了不同工艺条件下的组织特征、析出行为及低温冲击性能。结果表明,随着终轧温度及终冷温度的降低,实验钢的屈服强度和抗拉强度均有所升高;当终轧温度较高时,细小的析出物主要在冷却及模拟卷取过程中产生,当终轧温度较低时,细小的析出物主要由应变诱导析出及冷却、模拟卷取过程的析出物组成;实验钢的组织以铁素体为主,随着终轧温度及终冷温度的降低,晶粒尺寸明显细化,同时,组织中渗碳体及钛的碳化物等岛状物的尺寸也变小,大角度晶界比例增加,低温冲击裂纹由脆性断裂变为韧性断裂;当终轧温度为800~810℃,终冷温度分别为615℃和500℃时,实验钢的屈服强度分别为738 MPa及768 MPa,抗拉强度分别为857 MPa和872 MPa,伸长率为18%~19%,其韧脆转变温度低于-70℃,实验钢具有良好的强度及韧性指标。     

C-Si-Mn-Cr双相钢组织与性能的柔性控制技术

以C-Si-Mn-Cr成分体系双相钢为研究对象,采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验等方法,对终轧温度、卷取温度、退火温度等工艺参数对C-Si-Mn-Cr系双相钢组织和性能的影响进行了研究。结果表明,降低终轧和卷取温度,热轧板组织由铁素体+珠光体转变为铁素体+珠光体+贝氏体,同时热轧板的屈服强度和抗拉强度都有所提高;当冷轧和退火工艺相同时,对采用低温终轧和低温卷取生产的双相钢来说,其抗拉强度由472 MPa增加到524 MPa,而屈服强度则变化不大,此时伸长率和n值略有降低;通过采用低温卷取+中温退火工艺,可以实现一种成分体系生产CR260/450DP和CR290/490DP两种强度级别双相钢的柔性化生产目标。     

卷取温度对12Cr1MoV耐热钢热轧组织与性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及万能拉伸试验机等研究了卷取温度对12Cr1MoV耐热钢热轧组织演变和力学性能的影响。结果表明：随着卷取温度的升高，试验钢的抗拉强度和屈服强度均降低，断后伸长率提高；只有在660℃卷取时，试验钢应力-应变曲线呈现连续屈服，其他卷取温度下，均出现了屈服平台；710℃卷取时，12Cr1MoV耐热钢具有最优的综合力学性能，其抗拉强度为689 MPa,屈服强度为597 MPa,断后伸长率为17%。试验钢的强韧化是由细晶强化、相变强化和析出强化等多种强化机制综合作用的结果；只有合适的卷取温度，才能同时发挥出相变强化和析出强化的作用，最终使试验钢获得优异的综合力学性能。     

卷取温度对低合金高强度钢组织与性能的影响

研究卷取温度对低合金高强度钢组织与性能的影响。结果表明,钢的屈服强度、硬度和抗拉强度随卷取温度的升高而降低,伸长率随卷取温度的升高而有所增加。当卷取温度为580℃时,钢的组织为铁素体+粒状贝氏体,屈服强度为731.52 MPa,抗拉强度为840.67 MPa,显微硬度为231.6 HV,伸长率为20.2%,强韧匹配性较佳。     

工业生产Super-SS400钢组织性能分析

对工业轧制Super-SS400带钢的强度、延伸率和A_k值进行了测定,用OM、SEM、TEM等实验方法研究了不同工艺条件对带钢显微组织的影响。试验结果表明,当终轧温度在780℃～810℃范围内,卷取温度为450℃左右,控制精轧各道次的变形量,可使SS400热轧带钢的屈服强度高于400MPa,抗拉强度超过520MPa,延伸率达到30％。显微组织观察结果表明终轧温度较低时,在形变过程中产生了应变诱导铁素体。应变诱导相变、铁素体动态再结晶以及轧后加速冷却可使Super-SS400钢的组织均匀细小。卷取温度降低,贝氏体含量显著增加,并出现了马氏体。冲击试验结果表明,卷取温度降低时带钢的韧性较差。Super-SS400钢的强化机制包括4部分;细晶强化、固溶强化、亚结构强化和相变强化。     

热基镀锌高扩孔钢的组织性能研究及其工业试制

热基镀锌是提高高扩孔钢耐腐蚀性能的重要手段之一。利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和成形试验机等设备,研究了退火温度对铁素体贝氏体型高扩孔钢组织性能的影响,并进行了450 MPa级热基镀锌高扩孔钢的工业试制。结果表明:随退火温度由710 ℃升高至790 ℃,钢中渗碳体颗粒逐渐溶解,贝氏体体积分数先升高后降低,铁素体晶粒尺寸先增大后趋于稳定,屈服强度和抗拉强度先升高后降低,断后伸长率先降低后升高。不同退火温度下,试验钢的扩孔率均达到85%以上。工业试制产品具有良好的组织和性能均匀性,其横向屈服强度为396 MPa、抗拉强度为477 MPa、断后伸长率为27.5%、烘烤硬化值为42 MPa、扩孔率大于80%,各项性能均达到标准要求。     

Ti微合金钢中纳米尺寸碳化物的析出强化

在不同温度下对Ti微合金钢进行等温卷取,利用扫描电镜、透射电镜和能谱仪分析等方法对钢的组织结构和析出物的形貌分布进行观察分析。结果表明,随着卷取温度的降低,Ti微合金钢的屈服强度和抗拉强度升高,而断后伸长率随之降低;细晶强化和析出强化对钢的屈服强度的贡献最大,在600 ℃卷取等温1 h时,析出强化对总的屈服强度的增量超过200 MPa;铁素体基体存在大量纳米尺寸的TiC析出颗粒,这种纳米碳化物是析出强化的主要原因。     

TRIP钢控轧控冷参数对组织和性能的影响

TRIP钢采用控轧控冷工艺处理后,得到铁素体、贝氏体和残留奥氏体的显微组织。结果显示,试验钢在700℃,中间空冷时间为12 s,其规定塑性延伸强度、抗拉强度、伸长率及强塑积分别达571 MPa,797 MPa,36%,28 692 MPa·%的最高值。800℃终轧温度,中间空冷时间为9 s,其力学性能最差; 750℃终轧温度,中间空冷时间为16 s,其力学性能适中。终轧温度越低,应变诱导铁素体相变越显著,铁素体晶粒愈加细化。中间空冷时间越充分,铁素体充分形成,TRIP效应越显著。终轧温度相对较高,中间空冷时间不足,铁素体没有充分时间形成TRIP效应相对较差。     

仿晶界型铁素体/贝氏体低碳锰钢的组织和力学性能

对一种低碳锰钢进行了终轧温度高于Ar3卷取温度的不同控轧控冷处理．扫描电镜和透射电镜观察表明,终轧变形在奥氏体再结晶区进行时,有利于获得均匀分布的铁素体和一定含量的贝氏体组织．终轧温度降低到800℃,实验钢产生了形变诱导铁素体相变．当冷速增加到60℃／s且卷取温度为400℃左右时,铁素体主要沿原奥氏体晶界分布,晶粒得到细化,贝氏体体积分数增加,强度有较大的提高,但延伸率较低,屈强比较高．通过控制终轧温度为800-850℃、冷速为40℃／s左右以及卷取温度为550℃左右时,低碳锰钢可以获得仿晶界型铁素体／贝氏体的复相组织,其中铁素体晶粒尺寸为8-8．5μm,贝氏体体积分数在30％左右,综合性能较好．     

890MPa级纳米碳化物强化铁素体高强钢的研制

通过Ti-V-Nb-Mo复合微合金化设计、控轧控冷(TMCP)及合理选择卷取温度,开发出抗拉强度为890 MPa级铁素体高强钢。结果表明,经两阶段控轧后冷却到600℃进行模拟卷取,钢板的屈服强度达到877 MPa,抗拉强度达到950 MPa,伸长率为20.0%,显微组织为均匀细小的多边形铁素体+少量晶界渗碳体。强化机理分析表明,析出强化和细晶强化是铁素体高强钢的主要强化方式,其中析出强化增量高达380 MPa。     

开冷温度对热轧F/B双相钢组织性能的影响

采用轧后空冷+超快速冷却的方式,研究了开冷温度对热轧铁素体/贝氏体(F/B)双相钢组织性能的影响。结果表明：开冷温度显著影响F/B双相钢的显微组织和性能。开冷温度由747 ℃降至700 ℃时,铁素体体积分数由17.3%增至85.7%,铁素体晶粒尺寸由3.3 μm粗化至3.6 μm,贝氏体中析出的碳化物含量增加。同时,F/B双相钢的屈服强度从594 MPa降至475 MPa,抗拉强度从648 MPa降至532 MPa,伸长率从17.7%升至34.3%,扩孔率从36.4%提高至82.8%。因此,为实现热轧F/B双相钢力学性能和扩孔性能的平衡,开冷温度应控制在730~700 ℃。     

卷取温度对1000MPa级低碳贝氏体高强钢的影响

设计了一种低碳抗拉强度为1000 MPa级的工程结构钢,通过使用扫描电子显微镜(SEM)和拉伸试验机等仪器研究了卷取温度对低碳合金钢的组织性能影响。结果表明:终卷取温度对实验钢组织和性能有较大影响,卷取等温温度较高时实验钢的组织以粒状贝氏体为主,卷取等温温度较低时以板条贝氏体为主。随着等温温度的上升,抗拉强度和屈服强度均呈先上升后下降的趋势,卷取温度控制在350℃时,获得最佳的力学性能,屈服强度和抗拉强度分别达到1026 MPa和1118 MPa,伸长率为12.1%。     

热轧FB扩孔钢的组织性能研究

用Gleeble-1500热模拟实验机测定了FB钢变形后的CCT曲线,并对实验钢采用不同工艺进行了控轧控冷实验.研究了工艺参数对实验钢力学性能和组织的影响,分析了FB钢的强韧化机制.实验表明,实验钢在较宽的冷却速度范围(大于2℃/s)内可获得贝氏体组织.降低终轧温度可使铁素体晶粒得到细化;提高开冷温度,可使贝氏体体积分数增加,抗拉强度升高;而卷取温度则对屈服强度影响较明显.合理的控轧控冷工艺可使实验钢的强度级别达到600MPa,并具有较高的韧、塑性、扩孔性和合理的屈强比.扩孔实验表明,细化晶粒可提高扩孔率,贝氏体体积分数在20%左右时实验钢扩孔性能较好.     

贝氏体区等温温度对含钒TRIP800钢组织性能的影响

采用CCT-AY-Ⅱ型钢板退火模拟实验机对一种含钒TRIP800钢进行连续退火,研究了贝氏体区等温温度对试验钢的组织和力学性能的影响。利用SEM、TEM和EDS等微观分析方法对试验钢进行了组织结构和成分表征,利用XRD法测量残留奥氏体量,通过拉伸试验机测试试验钢的单轴拉伸性能。结果表明,随贝氏体区等温温度升高,贝氏体和残留奥氏体含量增加,伸长率与屈服强度先上升后下降,抗拉强度先下降后上升;经410℃等温处理后,TRIP800钢抗拉强度达890 MPa,伸长率高达29.29%,强塑积达26068 MPa·%,综合力学性能优异;含钒TRIP钢的主要析出物为V(C,N),且主要在软相铁素体中析出。     

卷取温度对高强贝氏体双相钢组织性能的影响

采用UFC-TMCP技术生产了600 MPa级热轧贝氏体双相钢。采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验等研究了卷取温度对其组织性能的影响。结果表明:当卷取温度由480℃降至400℃时,铁素体平均晶粒尺寸由6.1μm减小到3.8μm,体积分数由75.7%减少到69.2%,组织中贝氏体由粒状向板条状转变,钢的抗拉强度也增加至636 MPa,伸长率较高均在25.0%左右,扩孔率先增加后减小。440℃卷取时钢中铁素体晶粒尺寸为5.2μm,屈服强度为526 MPa,抗拉强度达到628 MPa,伸长率为25.0%,扩孔率高达116%,表现出优良的强塑性匹配和高的延伸凸缘性能。     

非调质CT80连续油管用钢的控轧控冷工艺

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行了控轧控冷热模拟试验,分析了非调质CT80连续油管用钢的精轧变形温度、冷却速度和卷取温度对试验钢组织与性能的影响规律。基于控轧控冷热模拟试验结果,设定了试验钢实验室轧制工艺,在终轧温度830℃、冷却速度46℃/s和卷取温度450℃轧制工艺条件下,获得了具有针状铁素体+贝氏体+少量M/A岛组织构成的成品钢板,其屈服强度620 MPa,抗拉强度754 MPa,伸长率29.2%,屈强比0.82,各项性能均满足CT80连续油管用钢力学性能要求。     

低碳高强舰船用钢的CCT曲线及其组织性能

采用Gleeble-3500热模拟试验机、光学显微镜和扫描电镜等研究了低碳高强舰船用钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)及热轧后终冷温度对组织性能的影响。结果表明,试验钢连续冷却转变只发生了铁素体、贝氏体相变。试验钢轧后快速冷却至不同终冷温度立即空冷工艺下,室温组织主要为贝氏体和多边形铁素体,且随着终冷温度降低,贝氏体的含量增多。与直接空冷至室温相比,随着终冷温度提高,试样的强度呈先降低后增加趋势,然而,终冷温度提高到650 ℃时,试样强度却降低。终冷温度为600 ℃时,屈服强度和抗拉强度最高,分别为644.28 MPa和为679.71 MPa,－20 ℃的冲击吸收能量最优,为112 J。     

基于FactSage的Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的组织及力学性能

借助FactSage数值模拟软件对Fe-(10~20)Mn-(5~10)Al-(0~0.5)C系低密度钢的凝固及冷却路径、相变及析出相进行了研究,利用FactSage软件中的FSstel数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了Mn、Al及C元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,并得到了Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的平衡凝固相变路径图。结果表明,Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢中热力学计算出的平衡相有液相、铁素体、奥氏体和κ-碳化物, 由1600 ℃冷却至600 ℃完整的平衡相变路径为:液相→液相+铁素体→液相+铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体→铁素体+奥氏体+κ-碳化物。C和Mn含量的增加可扩大Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢奥氏体相区,Al元素增加缩小奥氏体相区。κ-碳化物的析出温度随着Al与C含量的增加而升高,Al与C元素均可促进κ-碳化物析出。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢800 ℃时效3 h后的抗拉强度为602 MPa,屈服强度为520 MPa,断后伸长率为28.6%,时效5 h后的抗拉强度为729 MPa,屈服强度为685 MPa,断后伸长率为22.4%,随着时效时间增加,试验钢的强度增加,断后伸长率降低。Fe-15Mn-8Al-0.25C低密度钢的密度为6.99 g/cm³,相比普通钢材减重效果达10.4%。