CSP工艺热轧低碳带钢位错形貌及密度分析

D0I:10.13374/i.issn1001053x.2003.06.026 第25卷第6期 北京科技大学学报 VoL.25 No.6 2003年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2003 CSP工艺热轧低碳带钢位错形貌及密度分析 王克鲁”康永林”于浩)赵征志》陈贵江) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)珠江钢铁有限贵任公司，广州510620 摘要采用H800透射电子显徽镜及正电子湮没技术，观察了CSP工艺热轧低碳带钢轧制 过程中位错形貌，并计算了终轧后轧件的位错密度.结果表明：随着轧制过程的进行，累积变 形量的增加，位错密度逐渐提高.CSP工艺比传统工艺生产的同规格产品位错密度高约一个 数量级 关键词CSP工艺：低碳钢：位错：正电子湮没技术 分类号TG142.1 热轧过程中，随着累积变形量的增加，材料 砂纸，然后离子减薄至要求厚度.为定量计算位 的位错密度会发生明显的变化，但尚未见有关定 错密度，在清华大学诺贝尔奖实验室进行了正电 量分析CSP工艺轧制过程中位错密度变化的报 子湮没实验，其试样尺寸为20mm×20mm,厚度 道.目前，正电子湮没技术研究比较多的缺陷仍 要求在1mm以下，两个表面用细砂纸(600以上) 是空位和位错)，本文采用H-800透射电子显微 轻轻打磨，除去表面氧化铁皮、 镜对CSP工艺热轧过程中位错形貌进行了分析， 应用正电子湮没技术对成品轧件的位错密度进 2结果与分析 行了定量分析，并与传统工艺进行了比较. 金属塑性变形的物理实质基本上是位错运 1实验 动，在塑性变形中，位错之间、位错与溶质原子、 间隙原子以及空位之间、位错与第二相质点之间 为研究CSP热连轧过程中各道次组织变化 都会发生相互作用，引起位错的数量、分布和组 规律，在广州珠江钢铁有限责任公司CSP生产现 态的变化.在变形过程中，随着累积变形量的增 场取连铸坯和共计6道次的轧卡件试样，实验钢 加，位错密度明显增加，这从图1中可以清楚看 种的化学成分（质量分数，%）为：C,0.051:Si, 出.图1(a)为在F1变形区中取样，累积变形量为 0.04;Mn,0.39:P,0.026;S,0.012;Ah,0.031:Al, 10%,从照片中可以看出，位错密度很低，在第一 0.0306.各道次的道次变形量分别为：F1,55.4%; 道次变形区，由于其轧制温度高，变形速率低，引 F2,53.8%:F3,45.6%;F4,33.9%:F5,32.4%:F6, 起的位错增殖不明显；第一道次轧后，累积变形 20%.累积变形量分别为：F1,55.4%:F2,79.4%:F3, 量为55.4%，此时位错密度大大提高，在高温下变 88.8%:F4,92.6%:F5,95%;F6,96%.各道次变形温 形，变形中产生的位错能够在变形过程中通过交 度分别为：F1,1070℃；F2,1035℃：F3,1010℃：F4, 滑移和攀移等方式运动，使部分位错消失，部分 980℃：F5,950℃：F6,890℃. 重新排列，造成奥氏体的回复，当位错重新排列 薄膜试样取自于各道次变形区及轧后轧件， 发展到一定程度时，出现了位错发团和位错缠 其TEM实验在H一800透射电镜完成，观察位错 结，如图1(b)所示；当累积变形量达到96%后(F6 形貌.薄膜试样首先用砂纸由粗到细磨制成厚度 终轧后)，轧制温度低，属于未再结晶轧制，其变 在50m以下的薄片，最后的细磨须用800以上 形速率也高，达到147.3s,位错缠结继续增多并 收稿日期2003-06-23 王克每男，35岁，博士研究生 运动形成了位错墙. ★国家“863”项目No.2001AA332020) 采用正电子湮没技术，测试位错密度，正电

州徽越犯肩姗报服︸租脂筋脂解胭服锐报哨悄犯书朔晰﹄淤拓飒孺报获拱讯册银服褪、跪︸顺望帐崛有舰姗韬徽拐男银花乳强︸省服峭书邓崛椒徽确胭祖倪租盗舰胡州椒鉴，州窃公理捅以端袱塑洲 第 卷 第 ‘ 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 口 卜 】哪汀 恤 。 工艺热轧低碳带钢位错形貌及密度分析 王 克鲁 ” 康永林 ” 于 浩 ‘， 赵征 志 ” 陈贵江 ， 北京科技大学 材料科学 与工 程 学 院 ， 北京 珠江钢 铁有 限责任 公 司 ， 广 州 摘 要 采用 透射 电子显 微镜及 正 电子湮 没 技 术 ， 观 察 了 工 艺热 轧低 碳 带钢 轧制 过程 中位错 形貌 ， 并计算 了终轧后 轧件 的位 错密 度 结果表 明 随着轧制 过程 的进行 ， 累积 变 形量 的增加 ， 位错 密度逐渐提 高 工 艺 比传统 工 艺 生 产 的 同规格产 品位 错密度高约 一个 数量 级 关键词 工 艺 低碳钢 位错 正 电子 湮 没技术 分 类号 热 轧过 程 中 ， 随着 累积 变 形 量 的增 加 ， 材 料 的位错 密度会 发生 明显 的变化 ， 但 尚未 见 有 关 定 量 分 析 工 艺 轧制 过 程 中位 错 密度 变 化 的报 道 目前 ， 正 电子 湮 没 技 术研 究 比较 多 的缺 陷仍 是空位 和位错 周 ， 本文采用 一 透 射 电子显微 镜对 工 艺热 轧过 程 中位错 形貌 进 行 了分析 ， 应 用 正 电子 湮 没 技术对 成 品 轧 件 的位 错 密 度 进 行 了定量 分 析 ， 并 与传 统 工 艺 进行 了 比较 砂 纸 ， 然后 离子 减 薄至 要 求 厚 度 为定量 计 算位 错 密度 ， 在清 华 大 学诺 贝尔奖 实验 室 进 行 了正 电 子湮 没 实验 ， 其试样 尺 寸 为 ， 厚度 要 求 在 以下 ， 两 个表 面用 细 砂纸 弃 以上 轻 轻 打磨 ， 除 去表 面 氧 化 铁 皮 实验 为研 究 热连轧过程 中各道 次组 织 变 化 规律 ， 在广 州珠 江 钢 铁 有 限责任 公 司 生 产 现 场 取 连铸 坯 和 共 计 道 次 的轧卡 件试样 ， 实验 钢 种 的化 学 成 分 质 量 分 数 ， 为 ， ， ， ， ， 儿 ， ， 各 道 次 的道 次变 形 量 分 别 为 ， ， ， ， ， ， 累积 变形量 分别 为 ， ， ， ， ， ， 各 道 次变 形 温 度分 别 为 ， ， ℃ ， ℃ ， ℃ ， ℃ ， ℃ ， 薄膜试 样 取 自于 各 道 次变形 区及 轧 后 轧件 ， 其 实验 在 一 透射 电镜 完 成 ， 观 察 位错 形貌 薄膜试 样首先用 砂纸 由粗 到细 磨制 成 厚度 在 阿 以下 的薄片 ， 最 后 的细 磨 须用 ， 以上 收稿 日期 刁卜 王 克鲁 男 ， 岁 ，博士研究生 国家 ，’ 项 目 人 结果 与 分 析 金 属 塑 性 变 形 的物 理 实质 基 本 上 是 位错 运 动 ， 在 塑 性变 形 中 ， 位 错 之 间 、 位 错 与溶 质原子 、 间隙原子 以及 空位 之 间 、 位错 与第 二 相质 点之 间 都会 发生 相 互 作 用 ， 引起 位错 的数 量 、 分 布 和 组 态 的变 化 在 变 形 过 程 中 ， 随着 累积 变 形 量 的增 加 ， 位 错 密度 明显 增 加 ， 这 从 图 中可 以清 楚看 出 图 为在 变 形 区 中取 样 ， 累积 变 形 量 为 ， 从 照 片 中可 以看 出 ， 位 错 密 度 很 低 ， 在第 一 道 次变形 区 ， 由于其轧制温度 高 ， 变形速 率低 ， 引 起 的位 错 增 殖 不 明显 第 一道 次 轧 后 ， 累积 变 形 量 为 ， 此 时位错 密度 大大提 高 ， 在 高温下 变 形 ， 变形 中产 生 的位错 能够在 变形 过程 中通过交 滑 移和 攀 移 等方 式运 动 ， 使 部 分 位 错 消 失 ， 部 分 重 新排 列 ， 造成 奥 氏体 的 回 复 ， 当位错 重 新排 列 发 展 到 一 定 程 度 时 ， 出现 了位 错 发 团和 位 错 缠 结 ， 如 图 所 示 当累 积 变 形量达 到 后 终 轧后 ， 轧 制温 度低 ， 属 于 未再 结 晶轧制 ， 其 变 形速 率也 高 ， 达 到 ， 位错 缠 结继 续 增 多并 运 动 形成 了位错 墙 采 用 正 电子湮 没 技术 ， 测试位 错 密 度 ， 正 电 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．06．026

·592· 北京科技大学学报 2003年第6期 250nm 330nm 330nm 图1CSP工艺变形过程中位错增殖现象.(a)累积压下率10%；(b)累积压下率55%；(c)累积压下率96% Fig.1 Dislocation increment during rolling process by CSP.The cumulative reductions are 10%(a),55%(b),and 96%(c) 子源采用Na,谱仪分辨函数的半高宽(FWHM) 4.63×10m2,CSP工艺比传统工艺产品位错密度 为250ps,每个谱总累计数为10.正电子寿命谱 高约一个数量级 采用通用的Positronfit Extended程序进行寿命拟 和，扣除源成分和本底后得到正电子寿命和相应 3结论 的强度.寿命谱采用三成分自由拟合，其中长寿 (1)随着累积变形量的增加，试样的位错密 命可归结为源成分和样品表面的贡献，的贡 度有明显的增加，并出现了位错缠结及位错墙， 献包括完整态、位错及空位等小缺陷综合的效 (2)终轧后CSP工艺轧件位错密度约为 果：则代表空位团、微空洞、微裂纹等较大的缺 6.35×10m2,而传统工艺产品位错密度约为 陷的寿命，表1给出了用正电子湮没技术测量 4.63×10m2,CSP工艺比传统工艺产品位错密度 CSP热轧低碳钢板各寿命相关参数，并与传统工 高约一个数量级. 艺生产的同规格且成分相近的产品进行了比较， 经计算得到终轧后CSP工艺轧件位错密度约为 参考文献 6.35×10“m2,而传统工艺产品位错密度约为 】吴弈初，张晓红，正电子湮没技术在金属和合金研 究中的应用进展.物理，2000,29(7)：401 表1用正电子淹没技术测量位错密度各相关参数 2黄宇阳，吴伟明，邓文，等。用正电子淹没技术研究 Table 1 Parameters of positron lifetime measured by the Zr和Nb在TAI合金中的行为[).中国有色金属学 positron annihilation technology 报，2000,10(6)：796 钢种tps1%psh/%ps%备注 3 Kang YL,Wang X J.Dislocation densities of deformed ZJ33010565.8230333.1319281.05CSP steel sheets based on positron annihilation [J].J Univ Sci Q19511668.7227829.3913331.89传统 Technol Beijing,1998,5(1):47 Analysis on Dislocation Morphology and Dislocation Densities of Hot Strip of Low Carbon Steel Produced by CSP WANG Kelu,KANG Yonglin,YU Hao,ZHAO Zhengzhi,CHEN Guijiang" 1)Material Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Guangzhou Zhujiang Steel CoLtd,Guangzhou 510620,China ABSTRACT The dislocation and morphology dislocation density in the hot strip of low carbon steel after finish- ing pass produced by CSP were investigated by using H-800 transmission electron microscopy and positron anni- hilation technology.The experimental results showed that the dislocation density increased with the cumulative re- duction increased.The dislocation density after the finishing pass is larger than that of the hot strip produced by the conventional technique. KEY WORDS CSP;low carbon steel;dislocation;positron;annihilation technology

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 ‘ 期 图 工 艺变形 过程 中位错增 殖现 象 累积压 下 率 累积压 下 率 累积 压 下 率 啥 协 廿 “ 姐 即】肠 ， 七 ” 代 ， 向 ， 叨 子 源 采 用 ， 谱 仪 分 辨 函数 的 半 高 宽 丑吸 为 ， 每 个谱 总 累 计 数 为 ‘ 正 电子 寿 命谱 采用 通用 的 程序进行 寿 命拟 和 ， 扣 除源成 分 和 本底 后 得 到 正 电子 寿命和 相 应 的强度 寿 命 谱采 用 三 成 分 自由拟 合 ， 其 中长 寿 命 马 可 归 结 为源 成 分 和 样 品 表 面 的 贡 献 ， 的贡 献 包 括 完 整 态 、 位 错 及 空 位 等 小缺 陷综 合 的 效 果 认 则代 表 空位 团 、 微 空 洞 、 微 裂 纹 等较大的缺 陷 的寿 命 表 给 出 了用 正 电子 湮 没 技 术 测 量 热 轧低 碳钢 板 各 寿命 相 关参 数 ， 并 与传 统 工 艺生产 的 同规格 且成分 相近 的产 品进行 了 比较 ， 经 计 算 得 到 终 轧 后 工 艺 轧件位 错 密 度 约 为 俨 ， 而 传 统 工 艺 产 品 位 错 密 度 约 为 又 一 ， 工 艺 比传 统 工 艺产 品位 错 密度 高 约 一 个 数 量 级 表 用 正 电子 淹 没 技术测 位错密度各相 关参数 吸目 邝 脚晰 口 灯 奴血 钢 种 朴 从 朴午 石机 对 乙肌 备注 刀 传 统 结 论 随着 累 积 变 形 量 的增 加 ， 试 样 的位 错 密 度 有 明显 的增 加 ， 并 出现 了位 错 缠 结及 位 错 墙 终 轧 后 工 艺 轧 件 位 错 密 度 约 为 、 一 ， 而 传 统 工 艺 产 品 位 错 密 度 约 为 、 ， 一 ，， 工 艺 比传 统 工 艺 产 品位 错 密 度 高约 一 个 数 量 级 参 考 文 献 吴 弈初 ， 张晓红 正 电子 湮 没 技 术在金 属和 合 金 研 究 中的应用 进展 明 物理 ， ， 黄 宇阳 ， 吴伟 明 ， 邓 文 ， 等 用 正 电子淹没 技 术研 究 和 在 认 合 金 中的行 为 中国有色 金 属 学 报 ， ， ， 山 切 几 ， ， 砰月刃 孟油 ， 讨 柳岁 ， 月乞 ， 月通口 罗 ’ ， 女 心 沪 颐目 沁优 七 缈 阴 ， ， 乡山 助 奴 成 乡山 ， 丘访 勿 加 。 。 刘比 血 柱 召