铌钛复合微合金化对含磷冷轧结构钢板组织性能的影响
发布时间:2011-04-27 08:34
作者:互联网
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碳素
结构钢成本低廉但只能达到较低的
强度等级,更高的强度等级是以牺牲成型性能和
焊接性能为代价的。
含磷钢对
焊接性能、
退火再结晶影响较小,加之成本
经济、
屈强比低、
热轧到退火强度损失小等优点,很适合
冷轧结构
钢板的开发,但所能达到的强度级别较低。微
合金化钢具有细晶强化和
沉淀强化效应显著、焊接性能好等优点,但有屈强比高、再结晶困难、
工艺敏感性大等缺点。采用含磷钢微
合金化的技术路线综合了含磷钢和微合
金化钢的优点,避免了各自的缺点,从而在达到一定强度等级的
基础上,
保证钢板具有较低的屈强比及较低的工艺敏感性,并保持了较低的成本。常用的微合金化元素有
钒、
钛和
铌,对于冷轧和镀层钢板,常用钛和铌,而
钛钢由于在批量
生产中很难
控制工艺条件来保证较窄的力学性能离散度,且钛含量较高的钢中其焊接性能较差,所以钛主要用作铌微合金化的补充。下面研究了铌钛复合微合金化对含磷钢
热轧态和冷轧态组织、性能的影响。试验钢在真空
感应炉中进行冶炼,主要化学成分如表1所示。
钢锭锻造成断面为200mm×25mm的
板坯,加热制度为1200℃,终锻温度在850℃左右。将锻造板坯加工成断面为200mm×22mm热轧坯
坯料,在实验室轧机上进行热轧。板坯加热温度为1250℃,保温时间为1h,按三道次(压下率分别为50%、50%和40%)轧成4mm的
薄板,终轧温度控制在900℃左右;轧后的钢板在
冷却剂中冷却20s左右分别降到600、650、700℃放入
箱式炉中保温1h后随炉冷却到室温以
模拟热轧卷取。热轧薄带盐酸
酸洗后轧成1.6mm冷轧薄带供退火用。退火在实验室
盐浴炉中进行,退火温度分别为650、700、750、780、825、850℃,退火时间分别为10、30、60、100、300、1000s,以研究再结晶
动力学。此外,为了研究退火工艺对显微组织和力学性能的影响,选择750、780、800、825、850℃5种退火温度和30s的退火时间进行退火。 表1 试验钢的主要化学成分( wB %)
编号 | C | Si | Mn | S | P | Als | O | N | Nb | Ti |
S1(含磷) | 0.047 | 0.010 | 0.348 | 0.006 | 0.051 | 0.005 | 0.012 | 0.005 | - | - |
S2(铌微合金) | 0.075 | 0.097 | 0.373 | 0.005 | 0.053 | 0.001 | 0.074 | 0.004 | 0.023 | - |
S3(铌钛微合金) | 0.034 | 0.012 | 0.312 | 0.005 | 0.050 | 0.002 | 0.010 | 0.004 | 0.020 | 0.012 |
结果表明:(1)铌微合金化钢和铌钛复合微合金化钢均在600℃卷取时析出充分且未见粗化,沉淀强化效果明显,随着卷取温度的升高,析出物粗化,强化效应减弱。与铌微合金化钢
相比而言,铌钛复合微合金化钢在600℃卷取时析出物数量更多,在更高温度卷取时熟化速度更快,650℃卷取时即熟化到一定程度,继续升高卷取温度至700℃时,析出物进一步粗化的程度有限。(2)添加微合金化元素之后显著提高了再结晶激活能,含磷钢的退火再结晶激活能在130kJ/mol左右,微合金化钢的再结晶激活能均在240kJ/mol以上。600℃卷取的条件下,铌微合金化钢、铌钛复合微合金化钢的退火再结晶激活能分别是301、349kJ/mol,800℃×30s连续退火时均可以保证完全再结晶;650℃卷取条件下,铌微合金化钢、铌钛复合微合金化钢的退火再结晶激活能分别是277、272kJ/mol,可以保证完全再结晶的连续退火条件分别是780℃×30s、750℃×30s。(3)在保证完全再结晶的基础上,随着退火温度的升高,析出物会进一步粗化长大,沉淀强化效应减弱,会在一定程度上影响板卷之间的力学性能稳定性,对于性能离散度有严格限制的
产品系列,尤其要注意连续退火的精确控温。(4)针对350MPa级冷轧结构产品系列推荐铌钛复合微合金化钢的成分体系,卷取温度和退火制度分别是600℃、800℃×30s;针对320MPa级冷轧结构产品系列推荐铌微合金化钢的成分体系,卷取温度和退火制度分别是650℃、780℃×30s。(子云)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。