低碳硅锰系冷轧连续退火DP钢组织性能研究

【摘要】：为适应减量化和新一代汽车用高强钢的发展要求,加速国产冷轧DP钢的开发和应用,本文利用热模拟实验机,电阻炉和盐浴炉模拟连续退火工艺,并结合金相分析,SEM及TEM方法,研究了连续退火工艺中初始组织,临界区加热温度和保温时间,缓冷温度,过时效温度和保温时间对低碳硅锰系冷轧DP钢组织和性能的影响。并介绍了工业冷轧DP590的试制情况,提出了增加试制带钢抗拉强度的措施。论文主要工作及研究成果如下: (1)阐明了初始晶粒尺寸和初始基体组织对实验钢组织性能的影响机理,发现初始细晶组织和退火马氏体基体有利于实验钢获得更优的性能。 通过高温电阻炉和低温盐浴炉分别模拟γ+α两相区加热温度和过时效温度,研究了不同初始晶粒尺寸和不同初始基体组织对实验钢组织和性能的影响。发现初始晶粒越细,两相区保温相同时间下马氏体体积分数越多。细晶组织中合金元素扩散距离短,有利于奥氏体成分均匀化,达到组织性能稳定的时间提前。经连续退火工艺处理,贝氏体基体和退火马氏体基体得到细小的呈纤维状分布的第二相,而铁素体+珠光体基体得到呈网状分布的尺寸粗大的第二相。在250℃过时效,前者塑性好于后者,这可归因于纤维状的形貌使基体与第二相在变形过程中界面结合力更强,推迟了孔洞的过早形成。而在350℃和450℃过时效,前者塑性小于后者,这可归因于脆相碳化物在贝氏体和退火马氏体中分布更弥散,与基体较弱的结合力导致变形时孔洞形成的几率更大。 (2)阐明了临界区加热温度和保温时间对实验钢组织性能的影响机理,并运用了“减径法”作为辅助的分析手段。 利用MMS-200、光亮连续退火模拟机和电阻炉研究了不同γ+α两相区加热温度和保温时间对组织和性能的影响,在MMS-200热模拟实验中,还首次运用了“减径法”测量试样的抗拉强度。结果表明随临界区加热温度升高,奥氏体体积分数增多,但奥氏体平均碳含量下降,导致淬透性降低,在喷气冷却过程中易转变为贝氏体组织。在加热至γ+α两相区温度后,随保温时间延长,奥氏体增长缓慢,由于碳和锰在组织中的不断扩散,延长保温时间将使奥氏体成分均匀化,组织性能逐渐趋于恒值。 (3)阐明了缓冷温度对实验钢组织性能的影响机理,提出了实验钢获得最优综合力学性能的缓冷温度值。 通过实验钢在电阻炉内随炉冷却模拟连续退火工艺的缓冷阶段,研究了不同缓冷温度对实验钢组织性能的影响。发现在缓冷过程中,奥氏体会部分发生取向附生铁素体转变。随缓冷温度降低,组织中马氏体数量减少,铁素体和珠光体数量增多,实验钢强度下降,伸长率提高。含0.08C钢在720℃,含0.17C钢在700℃综合力学性能最优。 (4)阐明了过时效温度和保温时间对实验钢组织性能的影响机理,用C-J法间接有效地分析了马氏体随过时效时间延长的变化特性。 利用光亮连续退火模拟机和电阻炉、盐浴炉模拟连续退火工艺过时效阶段,研究了不同过时效温度和保温时间对实验钢组织性能的影响。在对200℃过时效保温时间的分析中,利用了C-J分析方法。结果表明随过时效温度降低,两相区形成的奥氏体由粒状贝氏体相变向上贝氏体相变过渡或由上贝氏体相变向马氏体相变过渡。随过时效温度降低,抗拉强度升高,伸长率降低,屈服点伸长减小。在450℃过时效,过时效时间延长,间隙原子扩散至位错线附近易形成柯氏气团,钉扎位错,使钢的屈服强度升高。200℃过时效,随过时效时间延长,钢的强度和初始加工硬化速率均下降,而伸长率提高,这归因于保温时马氏体分解析出碳化物及马氏体内位错的回复,使马氏体的强度下降,导致钢的强度下降,同时位错的回复和马氏体的软化有利于钢塑性的提高。 (5)介绍了工业冷轧DP590的试制情况。针对试制带钢强度未达标问题,通过光亮连续退火模拟机实验研究,提出了提高连续退火工艺快冷阶段的冷却速率和降低过时效温度的解决措施。