84CSP条件下冷轧退火板再结晶过程研究-内蒙古科大邢淑清

2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳459CSP条件下冷轧退火板再结晶过程研究邢淑清1，麻永林1，陈汝海2，孔学云1(1.内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头0140102.包头钢铁集团销售公司，内蒙古包头04010)摘要：利用蔡司显微镜和EBSD技术研究了经过不同热处理的CSP热轧板进行压下量为81.7％的冷轧后，其在再结晶退火过程中的组织演变过程。结果表明：热处理后晶粒较细的试样开始发生再结晶温度低，再结晶完成的也较早，其再结晶发生的温度范围为530℃～590℃，590℃为完全再结晶温度。关键词：CSP；热处理；退火；再结晶TheStudyofRecrystallizationCourseofColdRolledandAnnealedSheetBasedonCspXINGShuqing1MAYonglin1CHENRuhai2KONGXueyun1(1.InstituteofMaterialandMetallurgy,TheInnerMongoliaUniversityofScience＆Technology,Baotou014010,China；2.Salescompany，BaotouIronandSteel(Group)Co.,Baotou014010)Abstract:ThemicrostructionevolutionduringannealingwasstudiedforCSPhotrolledsheetsafterdifferentheattreatingand81.7%coldrolledreductionbymeansofZEISSmicroscopeandEBSDtechnology.TheresultsshowedRecrystallizationoccuredatlowertemperatureandfinishedquicklyforthefinersample,andrecrystallizationtemperaturerangewasaboutfrom530℃to590℃.KeyWords：CSP；Heattreatment；Annealing；Recrystallization1前言CSP技术是20世纪80年代成功开发的一种全新的生产热轧板卷新工艺，它应用广泛、技术成熟，且具有生产成本低、产量高、质量好等特点，是钢铁工业最重大的革命性技术之一[1]。但CSP工艺同时也存在一些问题难以解决，例如屈强比(σs/σb)高，冷成型性能不如传统方法生产的产品。本文以包钢供冷轧用的CSP热轧板卷为原料，对其进行热处理，适当降低硬度，然后在内蒙古科技大学实验室进行冷轧和退火，利用蔡司显微镜和EBSD(electronbackscatterdiffraction)技术从微观角度研究CSP条件下冷轧退火板再结晶组织演变规律，为进一步开发高附加值的冷轧深冲钢板提供理论依据和技术支持。2实验材料及方法2.1实验材料实验材料取自包钢CSP工艺下的3mm厚热轧板卷，其化学成分如表1所示。2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳460表1实验材料的化学成分(质量分数，%)Table1Chemicalcompositionofthetestedsteel(wt，％)CSiMnPSAlCa0.0420.0130.20.0150.0080.0260.00342.2实验方法将3mm厚的CSP热轧板切成规格相同(长5cm，宽3cm)的1#、2#、3#试样，先用箱式退火电阻炉和W(2K-1)可控硅温度控制器对其进行热处理，适当的调整组织和硬度，热处理工艺如表2所示。然后在φ60mm/100mm×240mm四辊轧机上进行5道次连轧，冷轧总变形量为81.7％，轧后试样厚度均为0.55mm。最后对1#、2#、3#冷轧试样在实验室SX13-BLL程序控制炉内模拟罩式退火（退火工艺相同：退火温度680℃，保温10h），并在退火过程中500℃、530℃、545℃、560℃、575℃、590℃、620℃、650℃、680℃、680℃保温1h、680℃保温3h、室温时分别取样，利用蔡司显微镜和EBSD技术进行微观组织分析。表2调整试样组织和硬度的热处理工艺Table2Heattreatmentprocessforadjustingmicrostructureandhardness序号加热速度加热温度保温时间第一阶段冷速冷却温度保温时间冷却(/h)℃()(min)(/h)()(min)℃℃℃方式1#200930不保温7060020空冷2#200930307060020空冷3#200930307058020空冷热处理后，1#试样平均晶粒尺寸为25.6μm，硬度为13HRB；2#试样平均晶粒尺寸为27.2μm，硬度为9.7HRB；3#试样平均晶粒尺寸为29.8μm，硬度为5.75HRB，也就是说通过热处理调整后，1#、2#、3#试样的晶粒尺寸逐渐增加，硬度逐渐降低。3实验结果及分析3.1冷轧退火板再结晶温度和组织分析图1和图2分别是1#、2#、3#试样在退火过程中545℃、590℃时的金相组织。由图1可以看出，1#试样在545℃时已发生再结晶，且晶粒明显长大；3#试样在545℃时有少量的再结晶晶核在晶界上形成，晶粒长大不明显；而2#试样在545℃时再结晶晶核的数量和晶粒长大的程度介于二者之间。这说明相同冷轧压下量时，供冷轧用的csp热轧板卷组织对冷轧产品在再结晶退火过程中，再结晶形核早晚以及再结晶晶核长大有很大的影响。相同的冷轧压下量下，冷轧原料组织越细，再结晶开始发生的温度越低。由图2可以看出，1#冷轧试样在590℃时，基本上没有冷轧纤维状组织存在，再结晶基本完成，而且晶粒明显长大；而2#和3#冷轧试样在590℃时有明显的冷轧纤维组织存在，再结晶晶粒长大不明显。2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳461(a)1#试样；(b)2#试样；(c)3#试样图11#、2#、3#冷轧试样545℃的金相组织Fig.1Microstructureof1#,2#and3#coldrolldsamplesat545℃图21#、2#、3#冷轧试样590℃的金相组织Fig.2Microstructureof1#,2#and3#coldrolldsamplesat545℃2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳4623.2冷轧退火板再结晶过程的EBSD分析图3是1#冷轧试样在退火过程中不同温度下的金相组织，图4和图5是其EBSD检测结果。(a)530℃；(b)545℃；(c)560℃；(d)590℃图31#试样退火过程中不同温度下的金相组织Fig.2Microstructuresof1#coldrolldsamplesatdifferenttemperature图41#试样退火过程中不同温度下再结晶百分数Fig.4Recrystallizationfractionof1#sampleatdifferenttemperatureduringannealling2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳4631020304050600.000.020.040.060.080.100.120.14频率取向角度（o）1020304050600.000.020.040.060.080.10频率取向角度（o）(a)(b)1020304050600.000.020.040.060.080.10频率取向角度（o）(c)(a)530℃；(b)575℃；(c)退火试样图51#试样退火过程中不同温度下晶界取向差分布图Fig.5Distributionofgrainorientationof1#sampleatdifferenttemperatureduringannealling由图3(b)可以看出，1#试样在545℃时开始有明显的再结晶晶粒在颜色较深的晶粒取向上形成，而在530℃时很难看出是否发生再结晶（图3(a)），但从图5(a)晶界取向差分布图中可以看出，530℃时已经有大角度晶界生成，说明此时再结晶已经发生，只是很少。从图4可以看出，560℃时已经有一半以上的晶粒发生再结晶，590℃时再结晶已经基本完成，即再结晶是在一个温度范围内完成的，而不是在具体的某一温度下完成，对1#试样而言，它的再结晶发生的温度范围大致是530℃～590℃，590℃为完全再结晶温度。由图5还可以看出，再结晶初期（530℃时）晶界取向差的频率主要分布在0º～20º小角度晶界之内，说明530℃时基本上全部是小角度晶界的冷轧基体，大角度晶界的再结晶晶粒很少；再结晶中期（575℃时）晶界取向差的频率主要分布在25º～55º；完全再结晶（680℃，保温10h时），即退火成品板中晶界取向差的频率基本上全部分布在25º～55º的大角度晶界之内。4结论将3mm厚的CSP热轧板卷经过热处理适当调整组织和降低硬度后，在实验室进行冷轧和退火，利用蔡司显微镜和EBSD技术对退火过程中不同温度下试样进行分析检测，得到如下结论：2007年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会2007年5月沈阳464(1)经过热处理后晶粒较细的1#试样开始发生再结晶温度较低，再结晶完成的也较早，其发生再结晶的温度范围大致为530℃～590℃，590℃为完全再结晶温度。(2)退火过程中1#试样530℃时晶界取向差的频率主要分布在0º～20º小角度晶界之内，而退火成品板中（680℃，保温10h时）晶界取向差的频率基本上全部分布在25º～55º的大角度晶界之内。参考文献[1]王新华.采用薄板坯连铸生产高表面质量冷轧钢板的可行性分析[J].钢铁,2004,39(12):18-25.