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原文传递细晶化高强IF钢生产原理及工艺开发

论文题名：	细晶化高强IF钢生产原理及工艺开发
关键词：	细晶高强IF钢;生产工艺;力学性能;热变形行为;汽车外面板
摘要：	为减轻汽车自重、降低能耗和提高汽车碰撞时的安全性，具有良好深冲和涂层性能的高强汽车外面板已经开发使用。目前，440MPa级细晶高强IF钢汽车外面板已进行商业化生产。　　本文中细晶高强IF钢通过细化晶粒，在提高晶界强度、抑制二次加工脆化的同时，利用独特的微细析出物沉淀强化，使其获得了优良的成形性能。　　本文以细晶高强IF钢为研究对象，在Gleeble1500热模拟机上，对细晶高强IF钢的热变形行为进行了研究;在Φ450实验室轧机上完成了热轧实验;在实验室Φ160二辊可逆式轧机完成了冷轧实验;在实验室SX2-10型箱式电阻炉模拟完成模拟罩式退火实验和连续退火实验;并通过光学显微镜、透射电镜和拉伸试验进行显微组织观察和力学性能测定。所得研究结果如下: 　　(1)高温热变形行为和连续冷却相变行为的研究　　(a)在单道次热模拟实验中:应变速率为10s-1，真应变为0.5时，应力—应变曲线为动态回复型，不随温度的变化而改变类型，变形温度越高，流变应力越小;在900℃及950℃变形时，流变应力随着变形速率的增加而增加;在其它变形条件相同的情况下，随着变形量的增加，流变应力也随之增加。　　(b)利用双道次压缩实验，研究细晶高强IF钢的静态软化行为，变形温度越高，保温时间越长，静态软化率越大，且晶粒尺寸越大;计算出在ε=0.3，(ε)=1s-1的条件下，细晶高强IF钢的静态再结晶激活能为Qrec=186.73kJ/mol,因此该钢易发生静态再结晶。　　(c)通过对不同条件下的CCT曲线分析发现，变形条件和冷却速度对细晶高强IF钢相变点的影响很大，变形加速了铁素体相变;随着冷却速度的提高，铁素体转变区域增大。　　(2)实验室模拟实验工艺　　(a)初步确定了细晶高强IF钢实验室模拟热轧工艺制度。　　(b)在实验室通过对不同冷轧压下率下组织性能变化规律的研究发现:在820℃退火时，随着变形量的增加，铁素体晶粒细化，抗拉强度和屈服强度升高，延伸率和r值先增大后减小;在850℃退火时，随着变形量的增加，铁索体晶粒尺寸先增大后减小，抗拉强度和屈服强度先减小后增大，延伸率和r值先增大后减小。通过在两组退火温度不同压下率下组织和性能的对比可知，压下率在77.5％～80％时r值出现最大值。　　(c)在实验室对不同退火制度下组织性能变化规律研究发现:退火温度越高，退火时间越长，铁素体晶粒越大，抗拉强度和屈服强度减小，延伸率和r值增大。　　(3)沉淀析出行为研究　　(a)细晶高强IF钢的晶粒较传统IF钢细化很多，由于铌的添加使得细小的铌碳氮Nb(C，N)化合物弥散分布，可以观察到大量10～40 nm的细小析出物NbC。这些细小沉淀物可以抑制晶粒的长大，因而晶粒非常细小。　　(b)由于晶界扫动效应，导致析出物在晶界的一侧非常稀少，形成独特的沉淀贫乏区。即晶界附近析出物非常稀少，称之为PFZ（晶界无析出物区）。PFZ带的宽度一般在0.6μm以上，这样可以解释即使在晶粒非常细小的情况下，细晶高强IF钢屈服强度低的原因。　　(c)退火温度越高，加热速率越大，铁素体晶界附近的PFZ越稳定，体积分数越大，屈服强度越低。　　(d)由于细化晶粒和沉淀强化以及固溶强化，实验钢显示了较高的强度。同时由于PFZ带的存在，使实验钢呈现了较低的屈服强度和良好的成型性能。　　(4)实际生产工艺开发　　(a)确定细晶高强IF钢的热轧轧制工艺制度:加热温度在1150℃左右，粗轧温度1050℃左右，精轧温度在900℃左右，卷取温度在630～650℃。　　(b)确定细晶高强IF钢的冷轧轧制工艺制度:冷轧压下率75～80％之间，退火温度为840～870℃，保温时间在120～200s之间，对应实验钢的抗拉强度在470MPa左右，屈强比在0.60左右，r值为1.69，延伸率接近40％。　　(c)随着冷轧变形量的增加，铁素体晶粒细化，抗拉强度和屈服强度升高，延伸率和r值先增大后减小，r值在压下率为77.5％时出现峰值。　　(d)退火温度越高和退火时间越长，铁素体晶粒越粗大，抗拉强度和屈服强度越小，而塑性应变比r值和延伸率越大。但当超过某一值时，铁素体晶粒变化不大，强度、塑性应变比r值和延伸率变化也不大，甚至出现下降的趋势。
作者：	乔立峰
专业：	材料加工工程
导师：	王国栋
授予学位：	博士
授予学位单位：	东北大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文