薄板坯连铸连轧65Mn钢的热轧组织与力学性能.pdf

　７２　　　材料工程／２０１０年８期　　　薄板坯连铸连轧６５Ｍｎ钢的热轧组织与力学性能　　　　　　　ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ　　　　　　　　　　Ｈｏｔ－ｒｏｌｌｅｄ６５ＭｎＳｔｅｅｌＰｒｏｄｕｃｅｄｂｙＣＳＰ　　　　　黄刚，焦国华，温德智，周春泉。，陈建新。，周明伟。，吴开明　　（１武汉科技大学湖北省冶金工业过程系统科学重点　　　　　　　　　　　实验室钢铁新材料与焊接技术研究所，武汉４３００８１；　　　　　　　　　　２湖南华菱涟源钢铁有限公司，湖南娄底４１７００９）　　　—　　　—　—　　ＨＵＡＮＧＧａｎｇ，ＪＩＡＯＧＵＯｈｕａ，ＷＥＮＤｅｚｈｉ。，ＺＨＯＵＣｈｕｎｑｕａｎ，　—　—　　　—　ＣＨＥＮＪｉａｎｘｉｎ。。ＺＨ０ＵＭｉｎｇｗｅｉ，ＷＵＫａｉｍｉｎｇ　　　　　　　　　　　　（１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＳｔｅｅｌｓａｎｄＷｅｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｕｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙ　　　　　　　　　　　　ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＳｙｓｔｅｍｓＳｃｉｅｎｃｅｏｎＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　　　　　　　　　　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００８１，Ｃｈｉｎａ；２ＨｕｎａｎＶａｌｉｎＬｉａｎｙｕａｎ　　　　　　ＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｏｕｄｉ４ｌ７００９，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）　　　　　　　　　　摘要：利用光学显微镜，扫描电子显微镜（ＳＥＭ），透射电子显微镜（ＴＥＭ）和拉伸试验机，硬度仪分析薄板坯连铸连轧　　　　　　　　　　　　工艺ＣＳＰ生产的高碳高强度钢６５Ｍｎ的热轧板微观组织与力学性能。该钢主要由珠光体和少量多边形铁素体组成，珠　　　　　　　　　　　　　　　　光体片层间距在０．２～Ｏ．５ｒｆｌ之间。该钢的平均屈服强度为４８９ＭＰａ，硬度为ＨＲＣ２２．３，伸长率达到ｌ８；没有明显的　　　　　　　　　　ｃ和Ｍｎ元素偏析，力学性能分布均匀。通过与传统连铸工艺生产的６５Ｍｎ钢热轧组织与力学性能对比，ＣＳＰ工艺生产　　　　　的６５Ｍｎ钢的组织更加细小，性能更加优良和均匀。　　　　关键词：ＣＳＰ；珠光体；铁素体；高强度钢　　中图分类号：ＴＧ１１１；ＴＧ１４２　　文献标识码：Ａ　———　文章编号：１００１４３８１（２０１０）０８００７２０６　　　　　　　—　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓ　　　　　　　　　　　　—　—　ｃｏｐｙ（ＴＥＭ），ｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｅｒｗｅｒｅｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｈｏｔｒｏｌｌｅｄｍｉｃｒｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｈｉｇｈｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌ６５ＭｎｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＣＳＰ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ　　　　　　　　　　　　　　　ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｆｉｎｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆａｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔｌｙｐｅａｒｌｉｔｅａｎｄａｌｏｔｏｆｐｏｌｙｇｏｎａｌｆｅｒｒｉｔｅ．　　　　　　　　　　　　　　　　Ｔｈｅｐｅａｒｌｉｔｅｉｎｔｅｒｌａｍｉｎａｒｓｐａｃｉｎｇｉｓｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ０．２－０．５ｔｉｍ．Ｔｈｅｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎｗｅｒｅ４８９ＭＰａ，ＨＲＣ２２．３ａｎｄ１８，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｅｌｅｍｅｎｔｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆＣａｎｄＭｎ　　　　　　　　　　　　　ｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＣＳＰｗａｓｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓｌｙｄｅｔｅｃｔｅｄａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ　　　　　—　　　　　　　　　ｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓ。ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｈｏｔｒｏｌｌｅｄ６５ＭｎｓｔｒｉｐｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＣＳＰｐｒｏｃｅｓｓｗａｓ　　　　　　　　ｆｉｎｅｒａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｙｂｅｔｔｅｒ．　　　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＳＰ；ｐｅａｒｌｉｔｅ；ｆｅｒｒｉｔｅ；ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ　　　　　　　　　　　　　　　薄板坯连铸连轧ＣＳＰ是当今世界钢铁工业将科　　　　　　　　　　　　学、技术和工程集于一体的先进生产工艺，将热轧板卷　　的生产在一条短流程生产线上完成，显著缩短生产周　　　期，节约能源，提高钢材收得率和生产率，受到冶金界　　　　　　　　　　　　的普遍青睐，近年在我国也得到迅猛的发展＿１］。我国　　　　　　　　　现有薄板坯连铸连轧生产线１３条，已经在薄板坯连铸　　连轧生产线上成功开发了碳素钢、低合金高强度钢（包　　　　　　　　　　　　　　括管线钢、汽车大梁钢、等）、无取向硅钢、低碳冷轧坯　　　　　　　　　　　　料等许多优质产品，年产达到３０００多万吨，已经成为　薄板坯连铸连轧技术应用的第一大国ｌ２Ｊ。　　　　　　　　　高碳钢６５Ｍｎ碳含量高，具有淬透性好，脱碳倾向　　　　　　　　　　　　　　　　　少，价格低廉，切削性好等优点，用途广泛。可用于制　　　　造圆锯片，生产成钢丝、钢带，制造各种截面较小的扁、　　　圆弹簧，板簧和弹簧片；在汽车业，电子业，火车等交通　　运输工具业用量也很大。目前，我国高碳高强度钢的　　　　　　　　　　　　生产几乎全部采用传统的模铸或者连铸工艺生产，碳　的偏析控制问题是一个难点。涟钢利用薄板坯连铸连　　　　　　　　　　　　轧工艺冷却速率快，铸坯等轴晶多，凝固组织和析出物　　　　细小，成分偏析小的优势，成功生产了高碳高强度钢　　　　６５Ｍｎ，降低了生产成本，提高了产品性能。本工作对　　　　　薄板坯连铸连轧６５Ｍｎ钢的热轧组织与力学性能　７３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　其热轧态的微观组织与力学性能进行研究，为利用　ＣＳＰ工艺生产高碳高强度钢提供技术参考与支持。　　　１实验材料和方法　　　　１．１实验材料　　　涟钢薄板坯连铸连轧生产线采用第２代ＣＳＰ工　　　　　　　　　　　　　　　艺技术，工艺流程示意图如图１所示。６５Ｍｎ钢生产　　　　　流程为：转炉钢水一ＬＦ精炼一薄板坯连铸一辊底式　加热炉一七机架精轧一层流冷却一地下卷取机一检验　　　　　　　　　入库。连铸过程中使用了电磁搅拌和液芯轻压下技术，　　　　　　　　　　　　　　铸坯厚度为７０ｒｎｍ。开轧温度、终轧温度、卷取温度分　　℃　　℃　℃　　　　别为１１Ｏ０～１１５０，８ＯＯ～９２０，６００～７２０。热轧钢　　　　　　　　板厚度为４ｍｍ。６５Ｍｎ钢的化学成分如表１所示。　　　　图１ＣＳＰ工艺流程示意图　　　　　　　　Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＣＳＰｐｒｏｃｅｓｓ　　　　　　表１６５Ｍｎ钢的化学成分（质量分数／％）　　　　　　　　　　Ｔａｂｌｅ１Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆ６５Ｍｎ　　　　ｓｔｅｅｌ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／）　Ｃ　　Ｍｎ　Ｓｉ‘　　Ｐ　Ｓ　Ａｌ　Ｆｅ—　　—　　　　　—　　　０．６２０．６９０．７０１．０００．１７－０．３７＜Ｏ．０２５＜Ｏ．０２０．０２０．０４Ｂａｌ　　　１．２实验方法　　　　　　　　　　　　　金相试样直接在热轧钢板纵截面上取得，经镶样、　　　　　　　　磨平、抛光，用４％（体积分数）的硝酸酒精浸蚀观察　　　　　　　　面，在ＢＭ５１光学显微镜和ＦＥＩＳｉｒｉｏｎ２００扫描电镜　　　　　　　　　　　　　　　　下进行微观组织观察；采用双喷减薄制备ＴＥＭ样品，　　　　　　　　在ＦＥＩ生产的ＴｅｃｎａｉＧ型透射电镜（ＴＥＭ）下进行　　　　　微观组织分析。　　　　　　　　　　　　　　　　热轧钢板根据《金属拉伸试验试样国家标准　　　　　　　　　　　—　ＧＢ６３９７－－８６》沿轧向加工成拉伸试样，按照ＧＢ２２８　　　　２００２进行拉伸试验；使用ＨＲ－１５０Ａ型洛氏硬度计测　　　　量硬度。　　　２实验结果　　　　　　２．１６５Ｍｎ钢的微观组织　　　　　　　　　　　图２（ａ）为ＣＳＰ生产的６５Ｍｎ钢的光学显微组织。　　　　　　　　　　　　　由图２可知，６５Ｍｎ钢的热轧组织均匀细小，主要为珠　　　　　光体和少量的先共析铁素体。珠光体团比较细小，在　　光学显微镜下很难观察到珠光体的片层结构。晶界上　　　　　分布着铁素体，其厚度在１～２ｍ之间。沿着钢板宽　　　度方向在不同部位取样进行观察，发现热轧板边部和　　　　心部组织差别较小，横向组织十分均匀。传统工艺生　　　　　　　　　　　　　　　产的６５Ｍｎ钢（见图２（ｂ））室温组织也为珠光体和少　　　量铁素体，但珠光体团尺寸较大，片层结构在显微镜下　　清晰可见；铁素体主要分布在原奥氏体晶界，宽度多在　　　　　２￣５ｐ．ｍ之间。　　　　　　　　　　图２６５Ｍｎ热轧板的微观组织（ａ）ＣＳＰ工艺；（ｂ）传统工艺　　　　　—　　　　　　　Ｆｉｇ．２Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｈｏｔｒｏｌｌｅｄ６５Ｍｎｓｔｒｉｐ（ａ）ＣＳＰｐｒｏｃｅｓｓ；（ｂ）ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓ　７４　　　材料工程／２０１０年８期　　　　　　　　　　　根据ＳＥＭ分析，ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ钢的珠光　　体片层较细小；大部分片层间距（表观片层间距，下同）　　　　　　在０．２～０．５ｍ之间，并且片条比较短小，珠光体团也　　　　　较小，其直径多数小于１ｏｍ，如图３（ａ）所示。相比之　　　　下，传统工艺生产的６５Ｍｎ钢的珠光体片层排列整齐，　　　　　　　间距较宽，多在１．０～１．５肛ｍ之间；多数片条比较大，　　　　　也就是珠光体团较大，其直径多数大于１Ｏｍ，如图３　　　（ｂ）所示。　　　　　　　　图３６５Ｍｎ热轧板ＳＥＭ图（ａ）ＣＳＰ工艺；（ｂ）传统工艺　　　　　　—　　　　Ｆｉｇ．３ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｈｏｔｒｏｌｌｅｄ６５Ｍｎｓｔｒｉｐ　　　（ａ）ＣＳＰｐｒｏｃｅｓｓ；（ｂ）ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓ　　　　　　　２．２６５Ｍｎ钢的ＴＥＭ分析　　　　　　　　　　　　图４为两种不同工艺生产的６５Ｍｎ钢珠光体　　　　　　　　ＴＥＭ图像。ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ珠光体团较小，　　　　　　其直径小于１０￣ｔｍ，片层间距约为０．２ｍ，另外，还有　　　　细小的碳化物粒子分布在铁素体基体上，如图４（ａ）所　　示。传统工艺生产的珠光体团较大，直径达几十微米，　　　　　　　　图４６５Ｍｎ钢轧态珠光体的ＴＥＭ图（ａ）ＣＳＰ工艺；（ｂ）传统工艺　　　　　　　　—　　　　Ｆｉｇ．４ＴＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｐｅａｒｌｉｔｅｉｎｈｏｔｒｏｉｌｅｄ６５Ｍｎｓｔｒｉｐ　　　（ａ）ＣＳＰｐｒｏｃｅｓｓ；（ｂ）ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓ　　　　　　　　片层间距约为１．５ｍ，如图４（ｂ）所示。　　　　　　　２．３ＣＳＰ生产６５Ｍｎ钢Ｃ和Ｍｎ元素的偏析　　图５为薄板坯横断面及元素分析取点位置的示意ｌ０００一ｌ２００ｒ　ａｍ　　　　　图５元素分析取点位置示意图　　　　　　Ｆｉｇ．５Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｓａｍｐｌｅｓ　　　　ｔａｋｅｎｆｏｒｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ　　　　　　　　　　　　　图，按照图５中所示位置取样，分析６５Ｍｎ钢中Ｃ和　　　　　　　　　　　　Ｍｎ元素的含量。沿着板坯的厚度方向从上往下等间　　　　　距取５行测量点，沿着板坯的横向从左往右每行等间　　　　　距取９个测量点。　　　２．３．１Ｃ元素偏析分析　　　　　　　　　　　　　　　Ｃ元素偏析的分析结果如表２所示，数据之间的　　　　差别较小。每行代表同一个厚度区域，不同厚度区域　　　　Ｃ含量（质量分数／）的平均值分别为０．６３５，０．６３９，　　　　　０．６１９，０．６３４和０．６４０，总平均值为０．６３３，样本的标　　　　　准偏差仅为０．０２１。图６为各点Ｃ含量以及每行Ｃ含　　　　量平均值的分布示意图，可知Ｃ偏析较小，中心部位ｃ　　　　　含量略微偏低。其偏析指数（最大Ｃ含量一平均Ｃ含　　　　　量）／平均Ｃ含量）为０．０４６，说明样品的Ｃ偏析轻微。　　　　薄板坯连铸连轧６５Ｍｎ钢的热轧组织与力学性能　７５　　　　　　　　表２Ｃ元素分析结果（质量分数／％）　　　　　　　　　　　Ｔａｂｌｅ２ＣｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｅｌｅｍｅｎｔ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／）　ｏ　七　８　吾　专　星　　　　　　２．３．２Ｍｎ元素偏析分析　　　　　　　　　　　Ｍｎ元素的偏析分析结果如表３所示，数据之间的　　　　　　　　　　　　　　　　差别同样比较小。不同厚度区域Ｍｎ含量（质量分　　　　　　数／）的平均值分别为０．９２４，０．９２３，０．９１２，０．９１６和　　　０．９２６，总平均值为０．９２０，样本的标准偏差仅为０．０１９。　　　　　　　图７为各点Ｍｎ含量以及每行Ｍｎ含量平均值的分布示　　　　　　　　　　　　　意图，可知Ｍｎ偏析较小，中心部位Ｍｎ含量略微偏低。　　　偏析指数为０．０４３，说明样品的Ｍｎ偏析较轻。　　　２．４力学性能　　　　　　　　　　　　　组织微观分析表明，ＣＳＰ生产的６５Ｍｎ和传统工　　　　　　　　　　　　　　　　艺生产的６５Ｍｎ组织差别较大，其力学性能也存在一　　　定差别。　　　　　　　２．４．１６５Ｍｎ钢的强度和塑性分析　　　　　　　　　　　　在ＣＳＰ工艺热轧板的横向上，沿着轧向分别从边　　　　　　　　　　　　　　　　　　　缘到中心不同部位取样进行拉伸试验，结果如表４所　　　　　图６Ｃ元素偏析分析　　　　　　　（ａ）各测量点的Ｃ含量；（ｂ）每行的平均Ｃ含量　　　　　　　Ｆｉｇ．６Ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃａｒｂｏｎｅｌｅｍｅｎｔ　　　　　　　　　　　（ａ）ｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｅｖｅｒｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔ；（ｂ）ａｖｅｒａｇｅｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｅａｃｈｌｉｎｅ　　　　　　表３Ｍｎ元素分析结果（质量分数／％）　　　　　　　　　　　　Ｔａｂｌｅ３ＣｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆＭｎｅｌｅｍｅｎｔ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／）　０．９００　０．８８０　０．９１０　０．９２０　０．９２０　０．９２０　０．９５０　０．８９０　０．８９０　０．９２０　０．９４０　０．９３０　０．８９０　０．９１０　０．９２０　０．９３０　０．９３０　０．９２０　０．９５０　０．９５０　０．９２０　０．９２０　０．９２０　０．９５０　０．９４０　０．９３０　０．９２０　０．９３０　０．９００　０．９６０　０．９２Ｏ　０．９２０　０．９１０　０．９１０　０．９００　０．９５０　０．９５０　０．９４０　０．９Ｏ０　０．９１０　０．９１０　０．９１０　０．９００　０．９１０　０．９１０　０．９２４　０．９２３　０．９１２　０．９１６　０．９２６　０．０１９　　　　　　　　　　　　　　示。由表４可知，ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ热轧板横向　　　　　　　　　　　　　分布的力学性能良好，比较均匀，屈服强度和抗拉强度　　　　　　　　　　平均值分别达到了４８９ＭＰａ和８７３ＭＰａ，屈强比０．５６，　　　　　　　　　　　　　　　强度最大相差不超过２０ＭＰａ，延伸率达到１８，断面　　　　　　　收缩率为３７，塑性良好，沿横向分布的塑性相差不　　　　　　　　　　　　　　大。图８清楚地表明ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ钢在横　　　　　　　向上强度和塑性比较均匀。　　　　　　　　　　　　　表４显示，传统工艺生产的６５Ｍｎ的抗拉强度比　　　　　　　　　　　　　ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ钢低２５，延伸率和收缩率均　　　　　　　　　　仅为ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ钢的一半左右。　　　　　　２．４．２６５Ｍｎ钢的热轧硬度　　　　　　６５Ｍｎ钢的热轧硬度测量结果如表５所示，ＣＳＰ　　　工艺生产的６５Ｍｎ钢的硬度为ＨＲＣ２０．５～２２．５，传统　　　　工艺生产的６５Ｍｎ钢的硬度仅为ＨＲＢ９３．５～９４。由　　　　　此可见，ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ钢的热轧态组织比传　　　　　　　　　　统工艺生产钢的组织更细小，硬度更高。　７６　　　材料工程／２０１０年８期＼　　＿岂　旨　：　器　磊　　咖　蠹　ｇ　矗　Ｌｉｎｅ　　　　　　　　　　图７Ｍｎ元素偏析分析（ａ）各测量点的Ｍｎ含量；（ｂ）每行的平均Ｍｎ含量　　　　　　　　Ｆｉｇ．７ＳｅｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆＭｎｅｌｅｍｅｎｔ　　　　　　　　　　　　（ａ）ｍａｎｇａｎｅｓｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｅｖｅｒｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔ；（ｂ）ａｖｅｒａｇｅｍａｎｇａｎｅｓｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｅａｃｈｌｉｎｅ　　　　　表４不同工艺生产的６５Ｍｎ钢的强度和塑性　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｔａｂｌｅ４Ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｄｕｃｔｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆ６５Ｍｎｓｔｅｅｌｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　　　　　Ｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈ／ＭＰａＴｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ／ＭＰａ　　Ｙｉｅｌｄｒａｄｉｏ　Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ／　Ｅｄｇｅ　５０１　８８１　０．５７　１６　　ｌ／８ｗｉｄｔｈ　４８２　８６３　０．５６　１９　　２／８ｗｉｄｔｈ　４９５　８８１　０．５６　１９　　３／８ｗｉｄｔｈ　４８７　８６６　０．５６　１８　　１／２ｗｉｄｔｈ　４８１　８７２　０．５５　１８　Ａｖｅｒａｇｅ　４８９　８７３　０．５６　１８　　Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓ　６５４　９　　　Ｓａｍｐｌｉｎｇｌｏｃａｔｉｏｎ　　　　　　图８ＣＳＰ生产的６５Ｍｎ钢力学性能　沿横向不同位置的分布　　　　　　　　Ｆｉｇ．８Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｌｏｎｇ　　　　　　　　ｗｉｄｔｈｏｆ６５ＭｎｓｔｒｉｐｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＣＳＰ　　　　　　表５不同工艺生产的６５Ｍｎ钢的热轧硬度　　　　　　　　　Ｔａｂｌｅ５Ｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｈｏｔｒｏｌｌｅｄ６５Ｍｎｓｔｒｉｐ　　　　ｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　蒜　ｅ－　皇　宝　善　焉　旦　　山　１　２　３　Ａｖｅｒａｇｅ　　　　　　　　　Ｎｏｔｅ！ｗｈｅｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄＲｏｃｋｗｅｌｌｈａｒｄｎｅｓｓＨＲＣｖａｌｕｅｉｓｂｅｌｏｗ　　　　２０，ＨＲＢｖａｌｕｅｉｓａｐｐｌｉｅｄ．　　　３讨论　　　　　　３．１热轧态６５Ｍｎ钢的组织细化　　　相对于传统工艺，ＣＳＰ工艺薄板坯在结晶器内的　　冷却强度远远大于传统工艺的厚板坯，冷速接近传统　　　　　　　　　　　　　　板坯的ｌＯ倍＿３；在铸坯凝固过程和凝固后的一７相　　　　变过程中存在非常高的形核率，铸态奥氏体晶粒比传　　　　　　　　　　　　　　统板坯更细、更均匀。ＣＳＰ工艺的铸坯加热前没有经　　　　　　　　　　　　　　历７一（ａ＋Ｐ）相变和再加热时的逆向过程，轧制之前　　　　　　　奥氏体晶粒相对粗大¨　　　　４］。研究表明¨　　　６］，在ＣＳＰ工艺　　　　　　　　　　生产热轧低碳钢薄板过程中前几个道次的变形发生在　　奥氏体的动态再结晶和静态再结晶区；通过大变形量，　　　　　　　　　　　　　　　增加再结晶形核速率，使晶粒细化。赵征志［７在研究　　　　　　　　　　　　　ＣＳＰ流程生产汽车板时，采用超过５０的第一道次压　　　　　　　　　　　　　　　　　　下率，动态再结晶后奥氏体晶粒从６００／￣ｍ细化到了　　４８肚ｍ。其研究表明，第一道次变形后奥氏体晶粒接近　了传统冷装工艺精轧前的奥氏体晶粒尺寸（＜５０ｔｔｍ）。　　　这种单道次大压下的连轧工艺通过变形一再结晶反复　　　　　　　交替进行使奥氏体很快细化，使得ＣＳＰ工艺生产的　６５Ｍｎ钢的最终奥氏体晶粒小于传统工艺生产的产品。　　　在随后的层流冷却过程中，铁素体首先在奥氏体　　晶界上形核。奥氏体晶粒越细小，转变得到的铁素体　　　　　　　　　　　　　　晶粒越细小。同时，由于一ａ是扩散型相变，随冷速　　　　　　薄板坯连铸连轧６５Ｍｎ钢的热轧组织与力学性能　７７　　　　　的提高过冷度增大，使得Ａ。相变温度变低，不但促进　　　　　　　　　　　　　　了新ａ晶粒的进一步形核，并且延迟了ａ晶粒向未相　　　　　　　　　　　　　　　　　变７基体中的生长，最终使组织中ａ铁素体的晶粒尺　　　　　　　　　　　　　　　　寸减小＿８］。霍向东研究ＣＳＰ工艺生产低碳锰钢　　　　　　　　　　　　　　　　　　４ｍｍ和２ｍｍ带钢的铁素体平均晶粒直径分别达到　　　　　５．Ｏｍ和４．５ｍ。　　　　　　　珠光体首先从晶界向晶内生长，奥氏体晶粒细小　　　　　使得珠光体形核位置大量增加，有利于珠光体的形成，　　　有利于提高奥氏体的分解温度。传统工艺生产６５Ｍｎ　　　　　　℃　　　　　　℃　　　钢的Ａ转变温度是７１４，Ａ。转变温度是７４３＿ｌ，　　　　　　　　　　　　　测量ＣＳＰ生产６５Ｍｎ钢的ＣＣＴ曲线，得到Ａ转变温　℃　　　　　　℃　　　　　　　度为７１９，Ａ。转变温度为７４７，分别较传统工艺高℃　℃　　　　５和４。同时细小的奥氏体晶粒，意味着奥氏体的　　　表观距离缩短，使得已经形核正在生长的珠光体相遇　　　的机会增加，得到的珠光体团明显小于传统连铸工艺　　　得到的珠光体团［７］。另外，片状珠光体的片层间距与　　　　　　　　　　　　　　　　　形成温度和过冷度有关系。形成温度降低，碳原子扩　　　　　　　　　　　　　散速度减慢，碳原子难以作大距离的迁移，形成的珠光　　　　　　　　　　　　　　体的片层间距较小；过冷度越大，奥氏体和珠光体的自　　　　　　　　　　　由能差别越大，能够提供的能量越多，能够增加的界面　　　　面积也越大，片层间距就越小。ＣＳＰ工艺中强力层流　　　　　　　　　　　　　　　　　冷却，以及较高的Ａ温度和Ａ。温度，增加了珠光体　　　　　　　　　　　　　　　　　转变的过冷度，使得珠光体片层间距减小。王晓丽等　　　　　　　　　　　　　　　　　人＿１。。在研究重轨钢时发现，轧制变形量越大，珠光体　　　　　　　　　　　　　组织的片层间距值越小，性能越好。ＣＳＰ工艺中精轧　　　阶段的单道次压下量大于传统生产工艺，有利于珠光　　体片层的减小。　　　　　　　　　　　　　本研究中ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ热轧态组织、细　　　　　　　　　　　　　　　小，珠光体团明显比传统工艺产品尺寸小，珠光体片层　　　　　　　　　　　　　　　　　　　间距较小，使得其力学性能优于传统工艺生产的　　６５Ｍｎ。　　　　　　３．２热轧态６５Ｍｎ钢的性能均匀性　　　相对传统厚板坯连铸工艺，ＣＳＰ工艺薄板坯在一　　　冷、二冷阶段冷速高得多，加上电磁搅拌和液心轻压下　　　　　　　　　　　　　　　　　技术的使用，铸坯的晶粒均匀细小，等轴晶粒多，其元　　　　　　　　　　　　　　素偏析现象也得到了较好的控制。本研究分析结果表　　　　　　　　　　　　　　明，ＣＳＰ流程铸坯中Ｃ，Ｍｎ元素均没有明显的偏析现　　　象，有利于其产品力学性能的均匀分布。　　　　４结论　　　　　　　　　　　　　（１）ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ组织主要为珠光体和　　　铁素体。珠光体片层间距多在０．５／ｘｍ以内，还有碳化　　物粒子分布在铁素体基体上。珠光体和铁素体均比传　　　　　　　　　　统工艺生产的６５Ｍｎ钢的相应组织细小。　　　　　　　　　　　　　（２）ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ热轧板的屈服强度为　　　　　　　　　　　　　４８９ＭＰａ，抗拉强度为８７３ＭＰａ，伸长率达到１８。传　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　统工艺生产的产品没有明显屈服现象，抗拉强度为　　　　　　　　　　　　　　　　６５４ＭＰａ，伸长率仅为９。同时，ＣＳＰ工艺生产的　　　　　　　　　　６５Ｍｎ热轧卷的硬度高于传统工艺产品的硬度。　　　　　　　　　　（３）ＣＳＰ工艺生产的６５Ｍｎ热轧板中Ｃ和Ｍｎ元　　　　素没有明显偏析现象，横向力学性能分布均匀，最大强　　　　度差仅为２０ＭＰａ。　　　参考文献　　　　　　　　　　　　　［１］田乃媛．薄板坯连铸连轧［Ｍ］．２版．北京：冶金工业出版社，　—　　２００４．１９２２．　　　　　　［２］殷瑞钰，苏天森．中国薄板坯连铸连轧的发展特点和方向［Ｊ］．钢　—　　铁，２ｏｏ７，４２（１）：１７．　　　　　　　　　　　　　　　［３］康永林，傅杰，柳得橹，等．薄板坯连铸连轧钢的组织性能控制　　　—　［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００６．１４４１４５．　　　　　　　　　［４］田村今南，关根宽，田中智，等．高强度低合金钢的控制轧制与　　　　　控制冷却［Ｍ］．王国栋，译．北京：冶金工业出版社，１９９２．　　　　　　　　　　［５］ＫＡＳＰＡＲＲ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｓｐｅｃｔｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｎｓｌａｂ　　　　　　ｄｉｒｅｃｔｒｏｌｌｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌｓＥＪ］．ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００３，７４　　　（５）：３１８３２６．　　　　　　　　　［６］康永林，于浩，王克鲁，等．ＣＳＰ低碳钢薄板组织演变及强化机　　　　　理研究［Ｊ］．钢铁，２００３，３８（８）：２０２６．　　　　　　　　　［７］赵征志．ＣＳＰ热轧低碳高强度汽车板的强韧化机理及控制［Ｄ］．　　　北京：北京科技大学，２００６．　　　　　　　　　　ｒ８］ＴＨｏＭＰＳＯＮＭ，ＦＥＲＲＹＭ，ＭＡＮＯＨＡＲＰＡ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ　　　　—　　　　　　　ｈｏｔｂａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣＭｎｓｔｅｅｌｓｄｕｒｉｎｇｈｉｇｈｓｐｅｅｄｃｏｏｌｉｎｇ　—　［Ｊ］．ＩＳＩＪＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００１，４１（８）：８９１８９９．　　　　　　　　　　［９］霍向东．薄板坯连铸连轧高强低碳锰钢奥氏体分解组织的研究　　　　［Ｄ］．北京：北京科技大学，２００４．　　　　　　［１０］王晓丽，宋波，焦国利．轧制变形对Ｕ７５Ｖ重轨钢珠光体片层间　　　—　距的影响［Ｊ］．特殊钢，２００８，２９（６）：５２５４．　　　　　　　　　［１１］李红英，耿进锋，龚美涛，等．６５Ｍｎ钢奥氏体连续冷却转变曲　　—　线（ＣＣＴ图）［Ｊ］．材料科学与工艺，２００５，１３（３）：３０２３０４．　　　　　“　　　　　　基金项目：湖南省重大科技专项ＣＳＰ工艺生产高强度钢的研究与示”　　　　　　　　范资助项目（０６ＧＫ４０２１）；教育部新世纪优秀人才支持计划（ＮＣＥＴ一—　　　０５０６８０）；湖北省自然科学基金计划青年杰出人才项目（２００６ＡＢＢ０３７）；　　　　湖北省教育厅国际合作项目资助（２００７１１００１）　　—　　　　—　收稿日期：２００９１０－１７；修订日期：２０１００６０６　　　　　　—　　作者简介：黄刚（１９７７一），男，博士生，Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｇａｎｇｗｈｕ＠ｙａｈｏｏ．　　ｅｏｍ．ｃｎ　　　　　　　通讯作者：吴开明（１９６６一），男，博士，教授，博士生导师，主要从事钢铁　　　　　　　新材料与焊接技术研究，联系地址：湖北省武汉市青山区和平大道９４７　　　—　号武汉科技大学８信箱（４３００８１），Ｅｍａｉｌ：ｗｕｋａｉｍｉｎｇ＠ｗｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ，　　ｗｕｋａｉｍｉｎｇ２０００＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ