冷轧工艺对微碳钢组织和性能的影响

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　　摘 要：研究冷轧压下率及退火温度对微碳钢组织和性能的影响，实验结果表明，冷轧压下率为76%，退火温度为840℃时综合性能最佳，塑性应变比r值可达到2.046，延伸率可达到48.1%。
　　关键词：微碳钢；退火温度；冷轧压下率；组织；性能
　　1.前言
　　微碳深冲钢是目前比较典型的、经济实用的汽车用钢，它是在传统的低碳铝镇静深冲钢的基础上通过进一步降低碳含量和纯净钢质发展而来的。通常这类钢的化学成分为低碳、低硫，碳和硫的质量分数可分别小于0.04%和0.015%，被广泛用于制造汽车的冲压件[1]。
　　本文以热轧钢板为实验材料，进行冷轧及退火工艺试验。通过不同的冷轧压下率和退火温度，研究冷轧压下率及退火温度对组织和性能的影响。
　　2.实验方法
　　2.1实验材料
　　本实验所用原料为热轧钢板，热轧工艺参数：加热温度为1200℃，开轧温度为1150℃，终轧温度为900℃，卷曲温度为730℃。实验用钢板的化学成分见表1。
　　2.2实验过程
　　实验过程中冷轧及退火工艺参数设定如下：
　　冷轧工艺参数：冷轧压下率分别在50%、60%、70%、73%、76%、79%、82%、85%及88%。
　　退火工艺参数：退火速度为200m*min-1条件下，退火温度分别为820℃和840℃。
　　3实验结果
　　在退火温度分别为820℃和840℃下，冷轧压下率为70%、73%及76%时钢板机械性能平均值及r平均值见表2。可见钢板强度在840℃下偏低，n值、r值和延伸率均偏高，综合性能水平更好。
　　退火温度为840℃条件下，不同冷轧压下率对钢板r值的影响及典型压下率下对晶粒组织的影响见图1、图2。由图1可见随着冷轧压下率的增加，各方向的r值有不同的变化，其中r均值在冷轧压下率为73%的时候出现峰值。
　　4.分析与讨论
　　4.1冷轧压下率的影响
　　冷轧工序对退火后微碳钢深冲性能影响的主要因素是冷轧总压下率。若没有冷轧变形，就不会有退火过程的再结晶，从而也就无法获得较强的{111}有利织构和r值。因此，在适当的成分和合理的热轧之后，保证充分的冷轧压下率是获得高r值的重要条件[2]。
　　从图1可见，随着冷轧总压下率从60%提高到79%，r值先增加，达到峰值后降低。其峰值在压下率为75%-80%之间。相对而言，冷轧总压下率73%时r值最大，此时840℃退火的试样的r平均值可以达到2.046。
　　4.2退火均热温度的影响
　　退火温度是影响微碳钢退火再结晶组织形成的关键因素之一，退火温度偏高，退火再结晶晶粒粗大；退火温度偏低，退火再结晶不完全，因此，选择合理的退火温度是保证材料具有良好性能指标的前提条件[3]。
　　在均热过程中主要发生的变化是渗碳体的溶解、铁素体晶粒长大和部分铁素体向奥氏体的转变。渗碳体溶解只需几十秒就能达到平衡，铁素体转变为奥氏体所需时间极短，因此受工艺因素的影响最大的是铁素体晶粒的长大。刚完成再结晶时的铁素体晶粒细小但不均匀。虽然晶粒细小可以提高塑性，但金属组织不均匀会导致塑性变形量不均一，使钢材断裂前宏观塑性值减小，此时塑性值较低，随着均热时间延长铁素体晶粒逐渐长大。在铁素体晶粒长大过程中，小晶粒被大晶粒吞并，晶粒尺寸不均匀型逐渐改善，塑性提高[4]。当然，当铁素体晶粒过分长大时，材料的塑性值也要下降。所以均热时间制定要考虑使铁素体晶粒适当长大，以利于提高钢材的深冲性。
　　由图1和表2可以观察到，退火温度在840℃时有较高的r值和较高的延伸率。
　　5结论
　　1、冷轧压下率为73%，退火温度在840℃时，深冲板的性能最好，此时试样轧向的r平均值可以达到2.046，延伸率平均值达到48.1%。
　　2、冷轧压下率对深冲性能r值影响显著，冷轧压下率73%时r值最大。在840℃退火条件下，冷轧压下率达到75%时r值最大。
　　3、随冷轧压下率的提高，rm值出现峰值，对所采用的实验材料，其峰值在冷轧压下率为73%左右；Δr值随冷轧压下率提高而下降。
　　参考文献
　　[1] 田德新，凤佩华，刘慧.微碳冷轧深冲钢板的研制 [J].钢铁研究，1997（6）：24-27.
　　[2] 康永林.现代汽车板工艺及成形理论与技术.2009，3：74-75.
　　[3] 康永林.现代汽车板的质量控制与成形性[M].冶金工业出版社，2009.
　　[4] 李光瀛，刘浏.汽车板开发与生产[J].中国冶金，2002（1）：15-18.
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