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不同卷取温度对双相钢组织形貌和力学性能的影响
发布者: 发布时间:2020/3/27 阅读:578

 图为不同卷取温度下获得双相钢形貌显微组织主要为细小的铁素体和马氏体。从图中可以观察到岛状的马氏体弥散分衣铁素体基体上,而且铁素体晶粒较细,晶界较为明显,铁素体晶粒呈现出了不同的形貌,有的是多边形铁素体、有的呈颗粒状分布。通过仔细的观察可以发现,在铁素体晶粒的三叉晶界处有细小的再结晶晶粒出现。图的显微组织主要由均匀细小的铁素体和马氏体组成,马氏体呈群岛状弥散分布在铁素体基体上,马氏体体积分数增加。铁素体晶粒较细,晶界明最,并且铁素体形虢各异。图中的显微组织主要为铁素体和马氏体,马氏体呈群岛状分布在铁素体晶粒周围。铁素体晶粒细小,晶界明显,而且铁素体晶粒形态各异,主要为被拉长的铁素体晶粒、多边形铁素体和颗粒状铁素体。通过观察,可以有发现少量的再结晶晶粒存在。通过对不弱卷取温度下热轧双相钢显微组织特点的分析发现:随着卷取温度的升高,获得的铁素体晶粮越糨大,马氏体的体积分分数越低,并且马氏体成弥散状分布在铁素体基体上。


一、不同卷取温度对热轧双相钢显微硬度的影响

     图为不同卷取温度下显微硬度及马氏体体积分数的变化曲线,从图中可以看出:随着卷取温度的升高,马氏体体积分数从39.7%下降到24.29%,马氏体显微硬度由370MPa升高到447MPa,而铁素体的显微硬度从272MPa下降至235MPa。这主要是随着卷取温度的升高,马氏体体积分数升高的缘故。对于同一钢种来说,随着马氏体体积分数的升高,马氏体碳含量降低,使得马氏体显微硬度降低。由于马氏体体积分数的降低,硬质相(马氏体)对铁素体强化作用减弱,导致了铁素体显微硬度的降低。


二、不同卷取温度对热轧双相钢力学性能的影响

    图为不同卷取温度下试样的负荷一位移曲线,通过对该圈的分析可知:

     1. 三种实验用钢的屈服强度分别为381MPa、424MPa和377MPa,抗拉强度分别为608MPa、596MPa和511MPa。经过计算,实验用钢的屈强比分别为0.63、0.71和0.71,只有1号试样的屈强比较低,达到了热轧双相钢低屈强比的要求;

     2. 通过计算,不同卷取温度下实验用钢的延伸率分别为:23.36%、21.13%和27.92%,均达到了热轧双相钢对延伸率的要求,说明了实验用钢具有良好的塑性指标;

     3. 1号、3号试样在实验过程中负荷与位移的变化始终是相互对应,均未出现明显的屈服点,达到了热轧双相钢连续屈服的机械性能要求。因此,保证了热轧双相钢板在以后的深加工过程中不会产生由于存在吕德斯带而引起的表面褶皱,使深加工产品能够具有良好的表面质量;

   4. 采用不同卷取温度工艺制度轧制的实验用钢中,1号、3号试样负荷一位移曲线的最大载荷区附近存在一个较宽的平坦区域,这说明了试样在形成缩颈前的均匀变形范围较宽,不易发生缩颈现象,使其具有较高的延伸率。

     图为不同卷取温度下实验用钢力学性能的变化曲线,从图中可以看出:随着卷取温度的升高,实验用钢的屈服强度从424MPa下降到377MPa,抗拉强度从608MPa下降到511MPa,而延伸率却从21.13%升高到27.92%。这主要是由于卷取温度越接近与Ms点,马氏体相变越完全,生成的马氏体体积分数越大,因此出现了屈服强度、抗拉强度升高,而延伸率下降的变化规律。为了防止因卷取温度过低造成钢板强度过高,导致卷取设备能力不足,卷取温度应在保证获得热轧双相钢所要求组织性能的条件下,尽量取其上限,这样不仅有利于生产的顺利实施,也有利于获得所需的组织性能。


三、不同卷取温度下热轧双相钢的冲击性能

   为了研究不同卷取温度对热轧双相钢冲击性能的影响,浙江宏盛特钢有限公司对不同卷取温度轧制的钢板进行了冲击实验,实验钢种的化学成分和热轧工艺见表。

 1. 不同卷取温度对热轧双相钢冲击性能的影响

    图为不同卷取温度下实验用钢的冲击性能变化曲线,从图中可以看出:随着卷取温度的升高,冲击试样沿纵向的冲击功从103J增加到111J,沿横向的冲击功由56J增加到60J,这主要是由于随着卷取温度的升高,奥氏体向铁素体转变的程度越大,组织越均匀。此外随着卷取温度升高,马氏体体积分数降低,塑性较好。因此随着卷取温度的秀高,冲击功越高。

 2. 不同卷取温度下冲击试样的断口分析

   图为不同卷取温度下双相钢的冲击试样断口形貌。从图的断口形貌可以清楚地观察到一条较大的裂纹,此外还可以发现在裂纹周围还存在着一些微小的夹杂物,正是由于这些夹杂物和裂纹的存在造成了该试祥冲击性能不是十分地理想。图的断口形貌特征为河流状花纹,并且在这些花纹上分布着一些大小不一的孔洞,当这些区域发生一定程度的塑性变形时,这些孔洞会造成应力的集中,从而导致孔洞不断的扩大形成裂纹,导致试样断裂和冲击性能下降的不良后果。从图中可以清晰的看到河流状的花纹,同时可以看到这些花纹的支流指向一些小的孔洞,因此可以断定这些微小的孔洞即为形成这些花纹的“源”。从图可以非常清晰的看到有较大夹杂物的存在,这主要是实验钢种在冶炼不够纯净造成的。夹杂物的存在是冲击性能降低的主要原因之一。图的断口形貌特征为解理面上出现了“舌状”花纹,并且可以发现解理面上有孔洞的存在。图的断口形貌特征为河流状花纹,仔细观察可以发现有一些细小夹杂物存在和微小的孔洞。这些夹杂物和微小孔洞在发生塑性变形时,容易造成应力集中,进而发展成为裂纹,造成试样冲击韧性的下降。


四、总结

 1. 不同开轧温度对双相钢组织性能影响

   a. 随着开轧温度的升高,铁素体晶粒越粗大,生成的马氏体含量也不断增多,并且马氏体分布从较低开轧温度时的弥散状分布变为较高开轧温度时的网状分布。

   b. 随着开轧温度的升高,马氏体显微硬度随之降低,而铁素体显微硬度随之升高。

   c. 实验钢种的强度随着开轧温度升高而降低。由于受到实验设备限制,其它工艺参数的控制不是很准确,使得丌轧温度的影响对双相钢力学性能影响的分析较为困难,这同时也说明了热轧双相钢生产工艺参数控制的复杂性,尽管开轧温度有所波动,但是可以通过对其它工艺参数的调整,同样能够得到力学性能合格的热轧双相钢板。

 2. 通过不同终轧温度对双相钢组织性能影响

   a. 终轧温度降低,将会使过冷度加大,铁素体形核驱动力加大,形核率增加,从而提供更多的相变形核位置、较高形核率,且长大速度较慢因而使晶粒明显细化。

   b. 终轧温度降低,马氏体体积分数降低,使得马氏体显微硬度随之升高,铁素体显微硬度随之降低。

   c. 终轧温度降低,热轧双相钢的强度随之降低,但塑性和冲击性能升高,终轧温度在800℃左右时,热轧双相钢各项力学性能匹配良好。

 3.不同卷取温度对热轧双相钢组织性能的影响

   a. 卷取温度下降,马氏体体积分数随之增加,晶粒细化作用不是十分明显。

   b. 卷取温度下降,马氏体显微硬度随之降低,铁素体显微硬度随之升高。

   c. 卷取温度下降,实验钢种的强度提高,延伸率、冲击性能随之下降;考虑到设备限制和热轧双相钢组织性能的要求,宏盛特钢认为450℃为适合的卷取温度。

 4. 实验用钢冲击断口分析

   a. 瞬断区的断口为韧窝一解理混合型断口。韧窝的大小、深浅及数量取决于材料断裂时夹杂物或第二相粒子大小、间距、数量及材料的塑性和试验温度。韧窝尺寸小则说明夹杂物或第二相粒子多。韧窝尺寸大且深,则说明夹杂物或第二相粒子少。成核的密度大、间距小,则韧窝的尺寸小。

   b. 解理裂纹只在铁素体中扩展,当裂纹扩展遇到马氏体时,受到马氏体的阻碍,裂纹发生转折或绕过马氏体,终止于马氏体边界。同时裂纹扩展也受到铁素体晶界的阻碍,过晶界时裂纹扩展转向另一解理面。

   c. 夹杂物破坏了钢基体的连续性,在外加载荷的作用下,夹杂物本身折断或沿界面开裂,成为裂纹的起点。它们的性质、大小、数量及分布状态不同程度地影响着钢的各种性能。

   d. 终轧温度可以影响轧后的晶粒大小,随着终轧温度升高,变形抗力降低,变形带数量减少,变形后至铁素体相变开始发生的时间延长,静态再结晶发生程度增加,变形带数量更加减少,铁素体形核数量锐减,致使最终组织的晶粒增大,冲击韧性减弱。卷取温度也会影响双相钢材料的冲击韧性,当卷取温度升高时,由奥氏体向马氏体和铁素体转变的程度越大,使得组织越均匀,冲击韧性越高。由此可见通过可以提高冶金质量、细化晶粒和改善工艺参数等手段来提高材料的冲击性能。

 

 
 

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