二相粒子对低碳铝镇静钢织构演变规律的影响.pdf

二相粒子对低碳铝镇静钢织构演变规律的影响４５二相粒子对低碳铝镇静钢织构演变规律的影响—ＥｆｆｅｃｔｏｆＳｅｃｏｎｄｐｈａｓｅＰａｒｔｉｃｌｅｓｏｎＴｅｘｔｕｒｅ—ＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＬｏｗＣａｒｂｏｎＡｌｋｉｌｌｅｄＳｔｅｅ１ＺＨＵＡＮＧ庄栋栋，王作成，张建强，陈坤，刘金元，谷国刚山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室，济南２５００６１；２山东泰山钢铁集团，山东莱芜２７１１００）———Ｄｏｎｇｄｏｎｇ，ＷＡＮＧＺｕｏｃｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎｑｉａｎｇ，——ＣＨＥＮＫｕｎ，ＬＩＵＪｉｎｙｕａｎ，ＧＵＧｕｏｇａｎｇ—（１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＬｉｑｕｉｄｓｏｌｉｄＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎ８ＬＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ（ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ），ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１，Ｃｈｉｎａ；２ＴａｉｓｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙ，Ｌａｉｗｕ２７１１００，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）摘要：通过单向拉伸实验检测力学性能，利用透射电镜观察化学成分不同的两种低碳铝镇静钢的析出相粒子，利用ｘ射℃线衍射仪测量钢中各种织构的含量。经７３的压下率冷轧和７００×４ｈ退火处理，２试样比１试样屈服强度高２８ＭＰａ，抗拉强度高１９ＭＰａ，ｒ值低０．２４。结果表明：１试样的｛１１１｝织构含量在冷轧、退火过程中都增加，Ｇｏｓｓ织构含量都减少，｛１００｝织构含量冷轧后增加，退火后又明显减少；２试样退火过程中析出大量Ａｌ０。粒子抑制ＡｌＮ粒子的析出，且其作为新的形核质点改变了形核机制，退火后Ｇｏｓｓ织构和｛１００）织构含量增加，而｛１１１｝织构含量减少，ｒ值降低，不利于深冲性能；细小的Ａｌ。Ｏ。粒子的析出形成了细晶强化和沉淀强化，试样的屈服强度和抗拉强度都明显升高。关键词：低碳铝镇静钢；二相粒子；织构；深冲性能中图分类号：ＴＧ１４２．１文献标识码：Ａ——文章编号：１００１－４３８１（２０１２）１２００４５０５—Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｔｅｘｔｕｒｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆＴＥＭ，ｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔａｎｄＸＲＤ．Ａｆｔｅｒｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｏｆ７３ｏｖｅｒａｌｌｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄａｎｎｅａｌｉｎｇａｔ７００￣Ｃｆｏｒ４ｈ，ｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｒｖａｌｕｅｏｆ２ｓａｍｐｌｅｉｓ２８ＭＰａｈｉｇｈｅｒ，—１９ＭＰａｈｉｇｈｅｒａｎｄ０．２４ｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆ１ｓａｍｐｌｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｔｅｘ—ｔｕｒｅｏｆ｛１１１）ｆｏｒ１ｓａｍｐｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｆｔｅｒｔｈｅｃｏｌｄｒｏｉｌｉｎｇａｎｄａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｅｘｔｕｒｅｏｆＧｏｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆ｛１００｝ｉｎｃｒｅａｓｅｓａｆｔｅｒｔｈｅｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｓａｆｔｅｒｔｈｅａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．ＴｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆＡ１２Ｏ３ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎ２ｓａｍｐｌｅ—ｄｕｒｉｎｇｔｈｅａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｈｉｂｉｔｓｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆＡ１Ｎｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｃｈａｎｇｅｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｎｕ—ｃｌｅａｔｉｏｎａｓｎｕｃｌｅａｒｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｐｅ．Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｘｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆ｛１００｝ａｎｄＧｏｓｓ，ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｘ—ｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆ｛１１１），ｒｅｄｕｃｉｎｇｖａｌｕｅｏｆｒａｆｔｅｒａｎｎｅａｌｉｎｇ，ｗｈｉｃｈａｒｅｎｏｔｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｄｅｅｐｄｒａｗｉｎｇ——ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｓｍａｌｌＡ１２Ｏ３ｐａｒｔｉｃｌｅｓｃａｕｓｅｓｆｉｎｅｇｒａｉｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ，ａｎｄｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｎｃｒｅａｓｅ．—Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｗｃａｒｂｏｎＡ１一ｋｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌ；ｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅｐａｒｔｉｃｌｅ；ｔｅｘｔｕｒｅ；ｄｅｅｐｄｒａｗａｂｉｌｉｔｙ近年来，低碳铝镇静钢广泛应用于现代汽车工业、家电工业。随着汽车工业的发展，对汽车用冷轧深冲钢板的质量也提出了越来越高的要求［】｜４］。深冲性能指标ｒ值不合且波动较大、强度较高是生产低碳铝镇静钢板遇到的一个主要技术难题。对于冷轧深冲钢板，ｒ值与晶粒的择优取向有关，即与最终产品内部的｛ｌ１１）织构取向密度有关，｛１１１｝取向密度越大，产品的ｒ值越高，成形性能越好Ｌ５］。强度主要与产品内部晶粒的强化机制有关，改变内部晶粒的大小和二相粒子析出情况，使其不利于形成强化机制可降低强度［９１１］。低碳铝镇静钢有利织构｛１１１｝含量和产品强度值高低与钢中析出的二相粒子的种类、数量和分布情况密切相关。因此，研究二相粒子对低碳铝镇静钢织构演变规律和强化机制规律，促进有利织构形成和二相粒子对低碳铝镇静钢织构演变规律的影响４９够的保温时间，且Ａ１Ｎ析出动力学条件很充分。这些退火过程中析出的大量直径细小的ＡＩＮ粒子对再结晶形核有阻碍作用，抑制驱动力小的晶粒形核，虽然驱动力大的｛１１１）晶粒形核也受到阻碍，但使其在形核竞争中占优，因此析出的ＡＩＮ粒子增强了形核的选择性，使有利织构｛１１１｝含量升高，有利于深冲性能。对比图４（ｄ），（ｅ），同样可以发现１试样退火后仅析出少量ＡｌＯ。粒子，尺寸仍在５０～１００ｎｍ。但２＃试样退火后析出大量ＡＩＯ。粒子，尺寸增大为４００～５００ｎｍ。２试样中ＡｌＮ粒子数量明显低于１试样，这可能是由于２试样退火过程中析出的大量４００～５００ｎｍ的Ａ１ｏ。二相粒子造成的，Ａｌ。Ｏ。粒子的存在会始终干扰Ａ１Ｎ的析出，使退火过程中ＡｌＮ促进形核选择性的作用降低。且析出的Ａ１。Ｏ。粒子可以作为新的形核质点，改变晶粒优先形核于晶界的形核机制，使退火后几种主要类型织构强度都发生了变化。ＸＲＤ实验结果也表明，２试样经退火后，｛１１１｝织构强度没有升高却稍有降低，｛１００｝和Ｇｏｓｓ织构强度反而有一定程度的升高，几种主要类型织构强度的变化不利于深冲性能，ｒ值较低。同时，Ａｌ。Ｏ。粒子的存在对晶粒长大也有一定的阻碍作用，从而使２试样的晶粒细化强度升高＿１。由于细小的ＡｌＯ。二相粒子沉淀物分散于基体之中，阻碍位错的运动，而产生了沉淀强化作用。因此，细小的Ａ１Ｏ。粒子存在会造成２退火板试样强度明显偏高，不满足强度要求。１和２试样的力学性能实验结果也说明了这一点。３结论（１）１试样退火后的金相显微组织中晶粒长大充“”分且较均匀，饼形晶粒较多；２试样中晶粒尺寸细小且不均匀，不利于深冲性能。（２）１试样的｛ｌｌ１）织构含量在冷轧、退火过程中都增加且增幅较大，Ｇｏｓｓ织构含量则都在减少；｛１Ｏ０｝织构含量冷轧后增加，退火后又明显减少。（３）２试样退火后有大量４００～５００ｎｍ的Ａ１２Ｏ。二相粒子析出，抑制了Ａ１Ｎ析出和其对形核的选择性，且Ａｌ。Ｏ。二相粒子作为新的形核质点改变了形核机制，使２试样退火后Ｇｏｓｓ织构、｛１００）织构含量增加，而｛１ｌ１）织构含量减少，不利于深冲性能。（４）细小的ＡｌｚＯ。二相粒子的析出造成了细晶强化和沉淀强化，２试样的屈服强度和抗拉强度都明显高于１试样。参考文献［１］ＴＡＫＥＣＨ１Ｈ．ＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｓｐｅｃｔｓｏｎＩＦｓｔｅｅｌｆｒｏｍｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ—ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ［Ｊ］．ＩＳＩＪＩｎｔ，１９９４，３４（１）：３７．［２］ＳＯＮＧＹＨ，ＹＡＮＹＮ，ＺＨＡＮＧＲＪ，ｅｔａｌ，Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ—ｄｉｅｏｆａｎａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｄｅｃｋｐａｒｔｂａｓｅｄｏｎｒａｐｉｄｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇａｎｄｒａｐ—ｉｄｔｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈ—ｎｏｌｏｇｙ，２００２，１２０（Ｉ）：２３７２４２．［３］胡卓超，蒋奇武，赵骧，等．预回复对０８ＡＩ深冲钢板再结晶组织及—织构的影响［Ｊ］．东北大学学报，２００１，２２（２）：１４６１４９．［４］康永林．现代汽车板的质量控制与成形性［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９９９．Ｅ５３ＲＡＹＲＫ，ＪＯＮＡＳＪＪ，ＨＯＯＫＲＥ．Ｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄａｎｎｅａｌｉｎｇ—ｔｅｘｔｕｒｅｓｉｎｌｏｗｃａｒｂｏｎａｎｄｅｘｔｒａｌｏｗｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａ—ｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｖｉｅｗｓ，１９９４，３９（４）：１２９１７２．Ｆ６］ＳＣＨＭＩＤＥ，ＢＯＡＳＷ．Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｃｒｙｓｔａｌｓ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＦＡＨｕｇｈｅｓ＆ＣｏＬｉｍｉｔｅｄ，１９５０．—［７］ＴＵＮＧＬＫ，ＱＶＡＤＩＲＭｚ，ＤＵＧＧＡＮＢＪ．Ａｎｏｖｅｌｒｏｌｌｉｎｇ－ａｎｎｅａｌｉｎｇｃｙｃｌｅｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｄｄｅｅｐｄｒａｗｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎＩＦｓｔｅｅｌｓ——［Ｊ］．ＫｅｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００２，２２３２３６：４３７４４２．［８］ＺＨＡＯＨ，ＲＡＭＡＳＣ，ＢＡＲＢＥＲＧＣ，ｅｔａ１．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｄｅｅｐｄｒａｗａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｏｔｒｏｌｌｅｄＩＦｓｔｅｅｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ——ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２，１２８（１３）：７３７９．［９３ＦＬＯＷＥＲＳＪＷ，ＫＡＲＡＳＪｒＳＰ．Ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅｏｆｓｕｌｆｉｄｅｓｄｕｒｉｎｇ—ｓｅｃｏｎｄａｒｙｇｒｏｗｔｈｉｎ３％ｓｉｌｉｃｏｎｉｒｏｎ［Ｊ］．ＪＡｐｐｌＰｈｙｓ，１９６７，３８—（３）：１０８５１０８６．—［１０３ＳＷＩＦＴＷＭ．ＫｉｎｅｔｉｃｓｏｆＭｎＳｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｃｏａｒｓｅｎｉｎｇｉｎ３ｐｅｔＳｉ—Ｆｅｓｈｅｅｔ［Ｊ］．ＭｅｔａｌｌＴｒａｎｓ，１９７３，４（１）：１５３１５７．［１１］ＲＹＵＭＮ，ＨＵＮＤＥＲＩＯ．Ｏｎｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｎｏｒｍａｌ—ｇｒａｉｎｇｒｏｗｔｈ［Ｊ］．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌＭａｔｅｒ，１９８９，３７（５）：１３７５１３７９．［１２３刘永铨．钢的热处理［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９８１．８．［１３］刘云旭．金属热处理原理［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８１．３１．———收稿日期：２０１２－０３２１；修订日期：２０１２０７２５作者简介：庄栋栋（１９８６一），男，博士研究生，从事新钢种的研究与开发—工作，联系地址：山东大学材料科学与工程学院（２５００６Ｉ），Ｅｍａｉｌ：ｚｈｄｄ８６０７０９＠１２６．ｃｏｒｎ通讯作者：王作成（１９６５一），男，教授，博导，从事专业：金属材料冶金因素（成分工艺）与组织性能相关性；材料塑性变形过程的组织与性能相关性，新型汽车用薄钢板产品开发等，联系地址：山东大学材料科学与—工程学院（２５００６１），Ｅｍａｉｌ：ｚｃｗａｎｇ＠ｓｄｕ．ｅｄｕ．ａｎ