鐵素體區(qū)熱軋高溫卷取條件下IF鋼的織構(gòu)特征_圖文

1、第19卷第8期2007年8月鋼鐵研究學(xué)報(bào)Journal of Iron and Steel ResearchVol.19,No.8August 2007基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50104004作者簡(jiǎn)介:郭艷輝(19812,女,博士生;E 2m ail :gyh415 ;修訂日期:2007203205鐵素體區(qū)熱軋高溫卷取條件下IF 鋼的織構(gòu)特征郭艷輝1,王昭東1,孫大慶1,2,劉相華1,王國(guó)棟1(1.東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧沈陽110004;2.鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心,遼寧鞍山114021摘要:研究了鐵素體區(qū)熱軋高溫卷取條件下,2種不同成分的IF 鋼的織構(gòu)特

2、征。結(jié)果表明,高溫卷取后,普通Ti 2IF 鋼發(fā)生了完全再結(jié)晶,中心面和1/4面上形成了很強(qiáng)的<111>N D 再結(jié)晶織構(gòu);高強(qiáng)Ti 2IF 鋼大部分晶粒仍處于軋制狀態(tài),只有極少部分晶粒發(fā)生了再結(jié)晶,中心面和1/4面上形成的織構(gòu)組分以<110>RD 為主,<111>N D 再結(jié)晶織構(gòu)較弱。織構(gòu)分析表明,2種鋼的表面織構(gòu)均較弱,普通Ti 2IF 鋼表面上<001>N D組分占優(yōu),高強(qiáng)Ti 2IF 鋼表面上<110>N D 組分強(qiáng)度最高。關(guān)鍵詞:鐵素體區(qū)熱軋;高溫卷取;織構(gòu);Ti 2IF 鋼中圖分類號(hào):T G 11311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文

3、章編號(hào):100120963(20070820037205T exture Characteristics of IF Steels After Ferritic R olling and High T emperature CoilingGUO Yan 2hui 1,WAN G Zhao 2dong 1,SUN Da 2qing 1,2,L IU Xiang 2hua 1,WAN G Guo 2dong 1(1.State Key Laboratory of Rolling Technology and Automation ,Northeastern University ,Shenyang

4、 110004,Liaoning ,China ;2.Technique Center ,Anshan Iron and Steel Co ,Anshan 114021,Liaoning ,China Abstract :The texture characteristics of two different IF steels were studied after rolling in the ferritic range and coiling at high temperature.It was found that the ordinary Ti 2IF steel was recry

5、stallized completely and strong <111>N D re 2crystallization texture was formed at the mid 2section and 1/42section.However ,in the high strength IF steel ,most of the grains were still in as 2rolled condition after coiling and <110>RD texture was in the ascendant at the mid 2section and

6、 1/42section with very weak <111>N D recrystallization texture.Textures at surface in both steels were very weak and their <001>N D was dominant in ordinary Ti 2IF steel and <110>N D in high strength Ti 2IF steel was the strongest component.K ey w ords :ferritic rolling ;high tempe

7、rature coiling ;texture ;Ti 2IF steel近年來,為了降低成本,用熱軋板代替冷軋板引起了廣泛的關(guān)注。通常,IF 鋼在奧氏體區(qū)熱軋時(shí),終軋溫度保持在相變點(diǎn)以上。但用常規(guī)熱軋方法生產(chǎn)的熱軋鋼板深沖性能很低,不能達(dá)到普通冷軋深沖鋼板的水平,無法滿足用戶的要求,為此提出了采用鐵素體區(qū)熱軋工藝生產(chǎn)熱軋深沖板13。這種新的軋制方法可節(jié)約能源,降低粗軋和精軋溫度,而且生產(chǎn)的熱軋板具有很強(qiáng)的軋制織構(gòu),包括N D (帶鋼的面法向纖維織構(gòu)(<111>/N D 和部分R D (帶鋼的軋向纖維織構(gòu)(<110>/R D 4,5。在一定條件下,這些軋制織構(gòu)將轉(zhuǎn)變?yōu)橛?/p>

8、利于深沖性能的再結(jié)晶織構(gòu)6。為使鐵素體區(qū)軋制超低碳鋼熱軋板具有良好的沖壓性能,應(yīng)提高鋼中的<111>N D 再結(jié)晶織構(gòu)。當(dāng)前可通過2種途徑實(shí)現(xiàn)此目的,一種是在鐵素體區(qū)軋制后,通過高溫卷取,鋼在卷取過程中發(fā)生再結(jié)晶,從而獲得具有一定強(qiáng)度的<111>N D 再結(jié)晶織構(gòu)。但是對(duì)于不同化學(xué)成分的IF 鋼,卷取過程中的再結(jié)晶情況不同。因此,在相同的工藝過程中,成分不同的IF 鋼的組織、織構(gòu)及性能會(huì)有很大的差異。本文主要研究了在相同鐵素體區(qū)熱軋高溫卷取條件下,普通Ti 2IF 鋼和高強(qiáng)Ti 2IF 鋼的組織及織構(gòu)特征。通過比較2種鋼板的組織及織構(gòu),揭示磷元素對(duì)織構(gòu)形成及鋼板性能的影

9、響。1實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)鋼種為普通Ti 2IF 鋼和高強(qiáng)Ti 2IF 鋼,所用熱軋板取自工業(yè)試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1所示。實(shí)驗(yàn)的加熱溫度較低(1050,有利于Ti 4C 2S 2的形成和防止奧氏體晶粒粗化。粗軋?jiān)趭W氏體區(qū)進(jìn)行,將厚度為230mm 的實(shí)驗(yàn)坯經(jīng)粗軋到46mm ,以細(xì)化粗軋后的奧氏體晶粒;精軋?jiān)阼F素體區(qū)進(jìn)行,采用潤(rùn)滑軋制,軋制到5mm ,終軋溫度為760,卷取溫度為740。在金相顯微鏡下觀察熱軋卷取后鋼板的晶粒狀態(tài)。用X 射線和EBSD 分析其織構(gòu)。在X Pert Pro MRD 型X 射線衍射儀上測(cè)定宏觀織構(gòu)。測(cè)得110、200和2113張不完整極圖,采用“兩步法”7計(jì)算取向

10、分布函數(shù)(ODF ,結(jié)果以恒<=45°截面圖表示。在裝有EBSD 附件的SSX 2550掃描電鏡上分析顯微織構(gòu)。根據(jù)EBSD 結(jié)果計(jì)算出反極圖,再與X 射線測(cè)得的宏觀織構(gòu)進(jìn)行比較。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析圖1為實(shí)驗(yàn)鋼熱軋卷取后的金相組織?？梢?普通Ti 2IF 鋼的軋制組織完全消失,鐵素體晶粒均勻且呈等軸狀。說明高溫卷取后普通Ti 2IF 鋼中的鐵素體發(fā)生了完全靜態(tài)再結(jié)晶,高強(qiáng)Ti 2IF 鋼中大部分組織仍處于軋制狀態(tài),呈長(zhǎng)纖維狀的加工硬化態(tài),鐵素體晶粒沿軋向被拉長(zhǎng),只有很少一部分晶粒在變形帶形核圖1(b 箭頭處,高溫卷取并未使高強(qiáng)Ti 2IF 鋼中的鐵素體晶粒發(fā)生完全再結(jié)晶。圖2為I

11、F 鋼織構(gòu)的<=45°ODF 截面圖?？梢钥闯?在工藝條件相同的情況下,普通Ti 2IF 鋼與高強(qiáng)Ti 2IF 鋼的織構(gòu)特征不同。普通Ti 2IF 鋼表面已經(jīng)形成了較弱的111織構(gòu),另外還有較強(qiáng)的001<110>和113<332>組分;1/4面上001<110>和113<332>組分大大減弱,而<111>N D 織構(gòu)強(qiáng)度大幅度增加;中心面上的織構(gòu)組分與1/4面上相同,只是111組分進(jìn)一步增強(qiáng)。普通Ti 2IF 鋼中的主要織構(gòu)組分為織構(gòu),與其發(fā)生再結(jié)晶的金相組織相對(duì)應(yīng)。高強(qiáng)Ti 2IF 鋼表面沒有生成織構(gòu),主要組分是11

12、0<001>剪切織構(gòu),另外也存在較弱的113<332>和223<110>組分;1/4面上110<001>織構(gòu)組分消失,形成了較弱的織表1實(shí)驗(yàn)鋼的化學(xué)成分T able 1Chemical composition of test steel %鋼種C Si Mn P S TiNb N Al s 普通Ti 2IF 鋼01004501026011010106301005適量<0100501001401 028(a 普通Ti 2IF 鋼;(b 高強(qiáng)Ti 2IF 鋼圖1實(shí)驗(yàn)鋼的熱軋組織Fig 11Optical microstructure of ho

13、t rolled samples83鋼鐵研究學(xué)報(bào)第19卷(a普通Ti2IF鋼;(b高強(qiáng)Ti2IF鋼圖2IF鋼織構(gòu)的<=45°ODF截面圖Fig12<=45°ODF sections of samples構(gòu),主要組分在取向織構(gòu)上,為001<110> 223<110>中心面上織構(gòu)組分與1/4面上相同,但強(qiáng)度較高,織構(gòu)的強(qiáng)度仍低于001<110> 223<110>組分。高強(qiáng)Ti2IF鋼的織構(gòu)類型屬于典型的軋制織構(gòu),與軋制狀態(tài)的金相組織一致。從圖2還可知,即使采用潤(rùn)滑軋制,鋼板表面與過渡層及中心層的織構(gòu)類型和強(qiáng)度也不同:試

14、樣表面織構(gòu)較弱,從過渡層至中心層的織構(gòu)逐漸增強(qiáng)。圖3給出了取向線(=0°,=0°90°,<= 45°,取向線(=90°,=0°90°,<=45°和取向線(=0°90°,=5417°,<=45°上的各組分沿板厚方向的變化。從普通Ti2IF鋼的取向線可看出,1/4和中心面上均為偏離111<112>組分5°的554<225>強(qiáng)度最大,而且漫散度很小,中心面上的強(qiáng)度f(g高于13。在表面上織構(gòu)較弱,最強(qiáng)組分001<110>

15、;的強(qiáng)度沒有達(dá)到5圖3(a。在高強(qiáng)Ti2IF鋼的取向線上,1/4和中心面上的最強(qiáng)組分都是001<110>,中心面上的強(qiáng)度達(dá)到12,表面上最強(qiáng)組分是110<001>,強(qiáng)度接近10圖3(d。在普通Ti2IF鋼的取向線上,表面上111<110>組分強(qiáng)度最高,但沒有達(dá)到5,而1/4和中心面上均是111<112>組分占優(yōu)勢(shì),遠(yuǎn)高于111<110>組分的強(qiáng)度圖3(c。在高強(qiáng)Ti2IF鋼的取向線上,表面上織構(gòu)強(qiáng)度為0,1/4和中心面上111<110>組分占優(yōu)勢(shì),但強(qiáng)度較低,中心面上的強(qiáng)度僅達(dá)到7圖3(f。圖4是根據(jù)EBSD結(jié)果計(jì)算出的普

16、通Ti2IF鋼表面和中心面軋向與軋面的反極圖?？梢钥闯?表面上主要組分是<001>N D和<111>N D織構(gòu),中心面上主要組分是<111>N D織構(gòu),與X 射線所測(cè)得的宏觀織構(gòu)一致。3討論相同工藝下,普通Ti2IF鋼發(fā)生了完全再結(jié)晶,而高強(qiáng)Ti2IF鋼仍為軋制狀態(tài)。這主要是因?yàn)楦邚?qiáng)Ti2IF鋼中的磷含量較高。磷原子的半徑遠(yuǎn)比鐵原子的小,固溶的磷原子與晶界產(chǎn)生相互作用,嚴(yán)重阻礙了晶界遷移。從文獻(xiàn)8,9得知,在卷取過程中,鋼中固溶的磷原子釘扎于鐵素體晶界,阻礙了再結(jié)晶過程中的形核及長(zhǎng)大,致使大部分鐵素體晶粒仍處于軋制狀態(tài),阻礙了<111>N D再結(jié)

17、晶織構(gòu)的生成,所以織構(gòu)類型主要為軋制織構(gòu),這對(duì)鋼板深沖性能不利。普通Ti2IF鋼中磷含量很少,因而磷對(duì)再結(jié)晶的阻礙作用不明顯,高溫卷取時(shí)鐵素體發(fā)生了93第8期郭艷輝等:鐵素體區(qū)熱軋高溫卷取條件下IF鋼的織構(gòu)特征 完全再結(jié)晶,軋制織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?lt;111>N D再結(jié)晶織構(gòu),對(duì)提高鋼板的深沖性能有利。實(shí)際上,再結(jié)晶不僅受固溶磷原子的阻礙,還受Fe TiP第二相的阻礙。由文獻(xiàn)10可知,高磷IF鋼在高溫卷取時(shí)將析出Fe TiP,隨著Fe TiP的析出,磷原子由固溶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài),以第二相粒子存在從而失去了固溶強(qiáng)化效果,致使鋼板強(qiáng)度明顯下降。同時(shí),析出的Fe TiP第二相阻礙了再結(jié)晶的晶界遷移11

18、,導(dǎo)致再結(jié)晶溫度提高,阻礙了有利再結(jié)晶織構(gòu)的形成,這對(duì)r值不利。經(jīng)高溫卷取后,普通Ti2IF鋼已發(fā)生完全再結(jié)4鋼鐵研究學(xué)報(bào)第19卷 晶,織構(gòu)類型以<111>N D為主,而且本實(shí)驗(yàn)得到的111織構(gòu)的強(qiáng)度很高,達(dá)到12。這是因?yàn)樵谳^低的終軋溫度下,得到了有利的軋制織構(gòu),當(dāng)卷取溫度高時(shí),鐵素體晶粒不僅完全形核,而且長(zhǎng)大,使111織構(gòu)增強(qiáng),提高了鋼板的性能。本實(shí)驗(yàn)中測(cè)得普通Ti2IF鋼板的屈服強(qiáng)度為135M Pa,抗拉強(qiáng)度為265M Pa,伸長(zhǎng)率為44%,完全可代替冷軋板直接使用。由于磷含量高,高溫卷取后,高強(qiáng)Ti2IF鋼沒有發(fā)生完全再結(jié)晶,大部分晶粒仍處于軋制狀態(tài),織構(gòu)類型為典型的冷軋織

19、構(gòu),因軋制織構(gòu)的強(qiáng)度很高,如果對(duì)其再退火,這些軋制織構(gòu)將轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谏顩_性能的<111>N D再結(jié)晶織構(gòu)5,12,將改善深沖性能。由圖2和圖3可見,即使在潤(rùn)滑條件下軋制,鋼板表面的織構(gòu)類型和強(qiáng)度與過渡層及中心層不同,表面織構(gòu)較弱,但從過渡層到中心層織構(gòu)逐漸增強(qiáng)。由圖2(b可知,高強(qiáng)Ti2IF鋼板表面的主要織構(gòu)組分為<110>N D,是典型的體心立方結(jié)構(gòu)材料的剪切織構(gòu)組分。這說明鋼板表面沒有得到良好的潤(rùn)滑,軋輥與鋼板之間的摩擦力引起了剪切應(yīng)變,導(dǎo)致<110>N D織構(gòu)的生成,并且隨著剪切應(yīng)變的增大,<110>/N D的密度提高13,14,所以潤(rùn)滑作

20、用是不可忽視的。從圖2(a可看出,發(fā)生再結(jié)晶的Ti2IF鋼板表面沒有出現(xiàn)<110>N D織構(gòu),已經(jīng)形成了較弱的111織構(gòu),主要組分是較強(qiáng)的001 <110>和113<332>組分。試樣1/4面與中心面的織構(gòu)類型保持了很好的一致性,主要織構(gòu)組分為強(qiáng)<111>N D織構(gòu)。4結(jié)論(1高溫卷取后,普通Ti2IF鋼發(fā)生了完全再結(jié)晶,中心面和1/4面上形成了很強(qiáng)的<111>N D 再結(jié)晶織構(gòu)。(2由于高強(qiáng)Ti2IF鋼中磷含量較高,導(dǎo)致再結(jié)晶溫度提高,所以高溫卷取后,大部分晶粒仍處于軋制狀態(tài),只有極少部分晶粒發(fā)生了再結(jié)晶,中心面和1/4面上形成的織

21、構(gòu)組分以<110>R D為主, <111>N D再結(jié)晶織構(gòu)較弱。(3鋼板表面與中心及1/4面上的織構(gòu)類型和強(qiáng)度并不相同。表面織構(gòu)較弱,普通Ti2IF鋼表面<001>N D組分占優(yōu),而高強(qiáng)Ti2IF鋼表面是<110>N D組分強(qiáng)度最高。參考文獻(xiàn):1Mat suoka Saiji,Sakata Kei,Furukimi Osamu,et al.Develop2ment of Super Deep Drawable Sheet by Lubricant Hot Rolling in Ferrite RegionA.Bleck W,eds.Modern

22、L C and ULCSheet Steels for Cold Forming:Processing and PropertiesC.Aachen:Fotodruck Mainz Gmbh,1998.85296.2McManus,George J.Ferritic Rolling of Hot Rolled Sheet:Successful Use of New Technology Could Open DoorsJ.Iron and Steel Engineer,1995,72(8:53254.3Leory V,Paepe A De,Herman J C.Ferritic Hot Rol

23、ling ofThin Gauge Hot Strips:Processing and PropertiesA.Bleck W,eds.Modern LC and UL C Sheet Steels for Cold Forming:Processing and PropertiesC.Aachen:Fotodruck MainzGmbh,1998.51260.4Martinez V J,Verdeja J I,Pero2Sanz J A.Interstitial FreeSteel:Influence ofPhase Hot2Rolling and Cold2Rolling Re2ducti

24、on to Obtain Extra2Deep Drawing QualityJ.Materials Characterization,2001,46(1:45253.5Tomitz,Andreas,Kaspar,et al.Ferritic Rolling Wit h Addi2tional Annealing to Produce a Deep2Drawable Ultra2Thin2Gauge Hot StripJ.Steel Research,2000,71(12:4972503.6Tomitz,Andreas,Kaspar,et al.Deep2Drawable Thin2Gauge

25、Hot Strip of Steel as a Substitution for Cold StripJ.ISIJInternational,2000,40(9:9272931.7梁志德,徐家楨,王福.織構(gòu)材料的三維取向分析術(shù)M.沈陽:東北工學(xué)院出版社,1986.8Y oda Rika,Tsukatani Ichiro,Inoue Tsuyoshi,et al.Effectof Chemical Composition on Recrystallization Behavior andr2Value in Ti2Added Ultra Low Carbon Sheet SteelJ.ISI JInternational,1994,34(1:70276.9Inagaki,Hirosuke.Fundamental Aspect of Texture Formationin Low Carbon SteelJ.ISI J International,1994,34(4:3132321.10Brun C,Patou P,Parniere P.Influence of Phosphor