稀土摻雜含Ti雙相熱軋鋼的工藝性能研究

摘 要：本文研究奧氏體相變規(guī)律的主要方法是通過測定鋼的過冷奧氏體連續(xù)冷卻相變曲線（動(dòng)態(tài)、靜態(tài)CCT曲線），通過對比動(dòng)、靜CCT曲線來分析變形和冷卻速率對于產(chǎn)品組織和性能的影響，為生產(chǎn)中的控軋和控冷工藝的制定提供可靠的理論依據(jù)。結(jié)果顯示未變形奧氏體連續(xù)冷卻在0.5℃/s≤v≤30℃/s范圍內(nèi)依次穿過鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體相變區(qū)而變形奧氏體連續(xù)冷卻在此冷速范圍內(nèi)未觀察到馬氏體組織。隨著冷卻速率的增大，實(shí)驗(yàn)鋼的硬度和強(qiáng)度均逐漸升高，實(shí)驗(yàn)鋼的室溫組織由軟相的鐵素體和珠光體過渡為硬相的貝氏體和馬氏體相，組織明顯細(xì)化。

關(guān)鍵詞：雙相熱軋鋼；相變曲線；CCT曲線

1. 熱軋雙相鋼介紹

隨著能源的日益枯竭及環(huán)境的惡化，汽車的減量化越來越受到關(guān)注。在汽車上使用性能良好的高強(qiáng)度鋼板是汽車減重節(jié)能、提高安全性的有效手段。隨著控軋控冷技術(shù)的發(fā)展，熱軋板帶鋼的性能、板形、尺寸及表面質(zhì)量等均得到明顯提高，熱軋板逐漸取代部分冷軋板制作汽車結(jié)構(gòu)件（如車身結(jié)構(gòu)件、車架、剎車盤等）和車輪等，即“以熱代冷”。與冷軋雙相鋼相比，熱軋雙相鋼不但可以縮減鋼板生產(chǎn)過程中的冷軋、退火、重卷等工序，而且還可避免冷軋后的鋼材加工硬化，降低零件沖壓過程中對模具的磨損和回彈量，具有成本低、生產(chǎn)過程簡便、生產(chǎn)規(guī)模大及綜合性能良好等優(yōu)點(diǎn)。

2.實(shí)驗(yàn)材料及方法

采用在電磁感應(yīng)爐澆鑄的150kg鋼錠，鍛造成80mm*600mm的矩形鋼坯，切取10mmx170mm的矩形條，加工成φ6mmx12mm的圓棒。在RAL自主研發(fā)的MMS-300熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上，利用熱膨脹法測定試樣在不同冷卻速率下的膨脹曲線，將實(shí)驗(yàn)完成后的試樣沿軸向熱電偶焊接點(diǎn)表面剖開，磨光后用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，在LEICA光學(xué)顯微鏡下觀察各相的組織形態(tài)并計(jì)算各相所占的體積分?jǐn)?shù)，采用“切線法”確定膨脹曲線上發(fā)生相變的溫度點(diǎn)，并結(jié)合相的體積分?jǐn)?shù)采用杠桿定律對鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分，將所得相變點(diǎn)利用Origin軟件繪制動(dòng)態(tài)、靜態(tài)CCT曲線圖。兩相顯微硬度測定在日本FUTURETECH公司生產(chǎn)的FM-700硬度測試機(jī)上測定。

3.實(shí)驗(yàn)方案

（1）靜態(tài)CCT曲線工藝方案

如圖3.1所示，將試樣以10℃/s的速度加熱到120℃并保溫3min，然后再以10℃/s速率冷卻到 900℃保溫 20s 后，分別以 0.5℃/s、1℃/s、2℃/s、5℃/s、10℃/s、15°C/s、20℃/s、25℃/s、30℃/s九種不同的冷卻速率冷卻到室溫，記錄實(shí)驗(yàn)過程中的膨脹曲線。

（2）動(dòng)態(tài)CCT曲線工藝方案

如圖3.2所示，將試樣以10℃/s的速度加熱到1200℃并保溫3min，然后以10℃/s的速度冷卻至900℃后保溫20s，以真應(yīng)變量為0.7，應(yīng)變速率為5/s壓縮變形，最后以九種不同冷卻速率冷卻至室溫，分別為0.5℃/s、1℃/s、2℃/s、5℃/s、10℃/s、15°C/s、20℃/s、25℃/s、30℃/s，記錄實(shí)驗(yàn)過程中的熱膨脹曲線。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

變形和冷卻速率對實(shí)驗(yàn)鋼硬度、強(qiáng)度的影響

如圖所示，不論奧氏體變形與否實(shí)驗(yàn)鋼的表面硬度隨著冷卻速率的增大，都逐漸增大。主要是由于隨著冷卻速度的增大，過冷度增大，導(dǎo)致過冷奧氏體轉(zhuǎn)變由軟相的鐵素體和珠光體區(qū)域過渡到了貝氏體、馬氏體相區(qū)。同時(shí)隨著冷卻速度的增大，組織細(xì)化，晶界有效面積增大，有利于強(qiáng)度的提高。

5.小結(jié)

（1）未變形奧氏體連續(xù)冷卻在0.5℃/s≤v≤30℃/s范圍內(nèi)依次穿過鐵素體、珠光體、貝氏體和馬氏體相變區(qū)而變形奧氏體連續(xù)冷卻在此冷速范圍內(nèi)未觀察到馬氏體組織。

（2）隨著冷卻速率的增大鐵素體和珠光體開始轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)逐漸降低，貝氏體相變開

始點(diǎn)出現(xiàn)先緩慢升高后降低的現(xiàn)象，馬氏體相變點(diǎn)亦逐步降低的現(xiàn)象。

（3）奧氏體變形具有促進(jìn)以擴(kuò)散機(jī)制轉(zhuǎn)變的多邊形鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變；抑制以切

變機(jī)制為主兼具擴(kuò)散特性的貝氏體和無擴(kuò)散性馬氏體相變的作用；使整個(gè)CCT曲線相對未變形下向左上方移動(dòng)。

（4）隨著冷卻速率的增大，實(shí)驗(yàn)鋼的硬度和強(qiáng)度均逐漸升高，實(shí)驗(yàn)鋼的室溫組織由軟相的鐵素體和珠光體過渡為硬相的貝氏體和馬氏體相，組織明顯細(xì)化。

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作者簡介：

李宏?duì)c（1981年7月30日），男，滿族，河北省承德市隆化縣，職務(wù)/職稱：中級經(jīng)濟(jì)師，本科，研究方向：材料科學(xué)