多道次热轧温度及压下率对热轧IF钢深冲性能的影响

多道次热轧温度及压下率对热轧IF钢深冲性能的影响王作成关小军赵罕摘要用实验室4辊轧机系统研究了多道次热轧时热轧温度及压下率对热轧IF钢抗拉强度、n值、r值和织构的影响规律，为热轧IF钢的工业试生产提供了理论依据。关键词无间隙原子(IF)钢多道次热轧深冲性能EffectofMultiple-PassHotRollingTemperatureandReductionRateonDeep-DrawingPropertiesofInterstitial-FreeSteelWangZuochengandGuanXiaojun(CollegeofMaterialScienceandTechnology,ShandongUniversityofTechnology,Jinan250061)ZhaoHan(MechanicalEngineeringDepartment,TsinghuaUniversity)AbstractTheeffectofmultiple-passhotrollingtemperatureandreductionrateontensilestrength,nvalue,rvalueandtextureofinterstitial-free(IF)steelhasbeensystematicallystudiedusingfour-highmillinlaboratory,itisthetheoreticalbasisforIFsteelcommercialproduction.MaterialIndexInterstitial-FreeSteel,Multiple-PassHotRolling,Deep-DrawingProperty80年代以来，在研究冷轧IF钢时发现［1～4］，IF钢在铁素体区热轧时形成的主要织构是{111}织构，使“以热代冷”在IF钢上实现成为可能。本文在实验室条件下系统研究了多道次热轧时热轧温度及压下率对热轧IF钢深冲性能的影响规律，从而为热轧IF钢的工业试生产提供了理论依据。1实验过程1.1实验材料实验材料为武钢现场生产的IF钢粗轧后的热轧板坯，成分见表1。表1实验用钢化学成分/%Table1Chemicalcompositionsofexperimentalsteel/%试样CNSPMnSiAlsTiNb10.00520.00310.00650.0070.150.0210.0530.070＜0.00520.00250.00310.00800.0080.170.0220.0640.0710.0081.2热轧热轧是在实验室的4辊轧机上进行的。轧机工作辊的辊径为300mm、辊身长度为320mm，轧辊的转速为75r/min。加热使用了一个用碳硅棒加热的马弗炉。考虑到润滑条件对热轧板性能的影响，使用了武钢自己开发的热轧润滑油。热轧过程如下：坯料加热到1000℃均热1h，从炉中取出后待温至设定开轧温度，按设定道次及压下量热轧至要求厚度，终轧后空冷至室温。1.3退火热轧IF钢可以省去过时效处理，用有气体保护的箱式炉来模拟热轧IF钢的退火过程。保护气体为氩气和氢气的混合气体，目的是防止试样表面氧化。炉温用便携式电位差计测量。罩式退火的模拟按以下方式进行：先将试样放入箱式炉中，在保护气氛中加热至设定温度(750℃)，保温3h后取出空冷。1.4力学性能测定力学性能是通过简单拉伸实验获得的，拉伸实验在Instron-2185材料试验机上进行。r值的测定按国标GB5027-85进行，实测拉伸15%时所对应的r值，n值测定按国标GB5028-85进行。1.5织构测定织构反极图测定在日本理学Riga-KVD型X射线衍射仪上进行，选用Mo-kα靶，管电压为40kV，管电流为30mA。考虑到同一试样从表层到中心其织构可能存在差异，所以，所有试样均测距表面1/4厚度的截面。实验中所用的化学抛光液组成为H2PO4(50ml)+30%H2O2(50ml)。2实验结果2.1热轧温度对热轧IF钢性能的影响表2给出了不同轧制温度下实验钢的力学性能测试结果，图1～2给出了轧制温度对热轧IF钢性能的影响规律。分析图表不难发现：在有良好润滑条件下，获得深冲性能(＞1.0)的前提是实验钢在铁素体区轧制(见图1c)，在没有良好润滑条件下，即使在铁素体区轧制，热轧板的值也在1以下(见图2c)。表2热轧实验用钢的力学性能Table2Mechanicalpropertiesofhot-rolledexperimentalsteel试样开轧温度/℃润滑条件σS/MPaσb/MPaδ/%Δr111222222950800700800750700800750700有有有有有有无无无28088100951059511298103365240265260265262265277277-52505052525154500.1700.2670.2450.2580.2540.2630.2560.2530.2580.8401.2131.3091.4271.6371.7500.8960.9741.0210.120-0.49-0.620.6060.8870.7270.1960.0210.154图1轧制温度对1#钢抗拉强度(a)，n值(b)和r值(c)的影响Fig.1Effectofrollingtemperatureontensilestrength(a),n-value(b)andr-value(c)ofsteelNo1图2轧制温度对2#钢抗拉强度(a)，n值(b)和r值(c)的影响Fig.2Effectofrollingtemperatureontensilestrength(a),n-value(b)andr-value(c)ofsteelNo2开轧温度在700℃时，2#钢的强度水平、总延伸率和值与冷轧IF钢的性能水平相当，值达到1.75，超过了铝镇静钢。轧制温度在800℃以下，即在铁素体区轧制时，轧制温度对屈服强度、抗拉强度、总延伸率及值影响较小，对值影响很大，随着轧制温度的降低，值增加。图3给出了热轧IF钢在奥氏体和铁素体区热轧时的反极图比较结果。在奥氏体区热轧时，由于热轧板在轧后发生了γ→α的相变，因此热轧板织构是紊乱的，没有明显的择优取向；在铁素体区热轧时，因为没有相变发生，故在大压下时热轧板的织构明显以{111}取向为主，{111}织构取向密度达到了3.29。图3在奥氏体和铁素体区热轧时1#钢的反极图比较Fig.3ReversepolefigurecomparisonofsteelNo1hot-rolledinγandαregion图4给出了热轧IF钢在铁素体区轧制时轧制温度对织构的影响规律。随着轧制温度的降低，{111}织构明显得到加强，这一变化规律是与其值变化规律相一致的。图4在铁素体区热轧时轧制温度对1#钢织构的影响Fig.4EffectofrollingtemperatureontexturesofsteelNo1ashot-rollinginαregion2.2压下率对热轧IF钢性能的影响表3给出了750℃有润滑时2#钢在不同道次压下分配条件下的力学性能测试结果，分析性能可知：轧制温度和润滑条件相同时，道次压下分配和总压下率对热轧IF钢强度、延伸率和值的影响不大，但大的道次压下率下热轧IF钢值(=1.637)明显高于小道次压下率的值(=1.275)，这说明热轧过程中采用大的道次压下率可以显著提高热轧IF钢的值，同时，由表3可知，道次压下率对热轧IF钢值的影响远远超过了总压下率的影响。表3热轧压下率对试验用钢力学性能的影响Table3Effectofhot-rolledreductionrateonmechanicalpropertiesofexperimentalsteel试样总压下率/%道次压下分配σs/MPaσb/MPaδ/%Δr18018→12→9→6→3105265520.2541.6370.88728824→17→12→10→8→6→4→391262540.2611.2750.7533结论(1)在有良好润滑条件下，获得深冲性能(＞1.0)的前提是实验钢在铁素体区轧制，在没有良好润滑条件下，即使在铁素体区轧制，热轧板的值也在1以下。(2)只有在铁素体区热轧，才能在热轧板中获得{111}织构占优势的择优取向。并且随着轧制温度的降低，{111}织构明显得到加强。(3)在总压下率不变时，大的道次压下率对获得高的值有利。山东省自然科学基金资助项目作者简介：王作成，男，33岁，副教授。1989年毕业于清华大学锻压专业。1991年获北京科技大学金属塑性加工专业硕士学位，1995年获博士学位。从事深冲钢板研究开发工作。作者单位：王作成关小军山东工业大学材料学院，济南250061赵罕清华大学机械工程系参考文献1KlausHulka.StahlundEisen,1990,(9)：4502王作成.冶金因素对超低碳高强度IF钢组织及性能影响的研究，北京科技大学博士论文.19943王先进主编.超低碳汽车钢板.北京科技大学压力加工系.19914王作成，王仲仁等.具有高值的热轧IF钢的试验研究.材料科学与工艺，1997，5(2)：129