D09着留期ssn100103x.195.笔0景科技大学学报 第17卷第3期 Vol.17 No.3 195年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jum.1995 终轧温度对ELC一BH板组织和性能的影响 关小军) 王先进) 凤佩华2) 朱学刚2) 1)北京科技大学压力加工系，北京1000832)武汉钢铁公司钢研所，武汉430080 摘要研究了热轧终轧温度(FT)对超低碳高强度烘烤硬化钢板（简称ELC一BH板）组织和性 能的影响.结果表明：①两相区终轧形成的混晶组织是导致退火板下值和塑性减少的根本原 因；②奥氏体区终轧时，随终轧温度降低，退火板成形性改善，但强度和烘烤硬化性有所削 弱；③综合考感终轧温度的影响，在略高于A,的温度下终轧是合适的， 关键词终轧温度，超低碳钢，钢板，高强度，烘烤硬化 中图分类号TGM3.12,TG111.7 Effects of Hot Rolling Finishing Temperature on the Microstructure and Properties of ELC-BH Sheet' Guan Xiaojun Wang Xianjin Feng Peihua2 Zhu xuegang?) 1)Department of Metal Forming,USTB,Beijing 100083 2)Wugang Iron and Steel Insititute,Wuhan 430080 ABSTRACT This paper investigates systematically the effects of hot rolling finishing temperature(FT)on the microstructure and properties of an extra low-carbon and high strength bake-hardening steel sheet (that is,ELC-BH sheet).The experimental results show as follows D The chaotic size grains formed during the steel is hot rolled finally in y+a two phase range make 7-value and plasticity of annealed sheet decrease;2 When the steel is hot rolled finally in austenitic range,formability of the sheet is improved,but its strength and bake-hardenability are weakeda little with the decrease of finishing temperature;3 It is suitable that finishing rolling is con- ducts at FT>Ar;all effects of FT on microstructureand properties. KEY WORDS finishing temperature,super-low carbon steels,steel plates,high strength, bake-hardening 80年代以来，ELC-BH板已经成为当今世界汽车板领域研究和开发的重点1~刘. 我们曾全面、系统地研究了冷轧和退火工艺参数对于该板性能的影响，指出了优化工艺参 的必要性俐.然而，从将整个工艺过程视为一个大系统的角度来看，热轧工艺对该板性能也应 起一定的作用·为此，本文重点研究了热轧终轧温度对于该板组织和性能的影响· 1994-04-04收稿第一作者男42岁博士讲师 ◆国家教委博士点基金项目
第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 终轧温度对 一 关小 军 王 先进 ， 板组织 和 性 能 的影 响 ’ 凤 佩 华 朱 学刚 北 京 科 技 大 学 压 力 加 工 系 ， 北 京 武 汉 钢 铁 公 司 钢 研 所 ， 武 汉 摘要 研 究 了 热 轧 终 轧 温 度 对超 低 碳 高 强 度 烘 烤 硬 化 钢 板 简 称 一 板 组 织 和 性 能 的影 响 结 果 表 明 ① 两 相 区 终 轧 形 成 的 混 晶 组 织 是 导致 退 火 板 值 和 塑 性 减 少 的 根 本 原 因 ② 奥 氏体 区 终 轧 时 ， 随 终 轧 温 度 降 低 ， 退 火 板成 形 性 改 善 ， 但 强 度 和 烘 烤 硬 化 性 有 所 削 弱 ③ 综合考 虑 终 轧温 度 的 影 响 ， 在 略 高 于 的 温 度 下 终轧 是 合 适 的 关键词 终 轧温 度 ， 超 低 碳 钢 ， 钢 板 ， 高 强 度 ， 烘 烤 硬 化 中图分类 号 ， 一 ‘ ’ ’ 尸 人 ’ 入 ’ 阵 ， ， ， 刀 一 一 ， 一 ① “ 下 一 ② ， ， 一 ③ 仙 ， 一 ， 此 ， ， 一 年 代 以 来 ， 一 板 已 经 成 为 当 今 世 界 汽 车 板 领 域 研 究 和 开 发 的 重 点 一 我 们 曾全 面 、 系 统地 研 究 了 冷 轧 和 退 火 工 艺 参 数 对于 该 板 性 能 的影 响 ， 指 出 了优 化 工 艺 参 的必 要 性 然 而 ， 从将 整 个 工 艺 过 程 视为一个大系统的角度来看 ， 热轧工艺对该 板胜能也应 起 一 定 的作 用 为 此 ， 本 文 重 点 研 究 了 热 轧 终 轧 温 度 对 于 该 板 组 织 和 性 能 的影 响 一 一 收 稿 第 一 作 者 男 岁 博 士 讲 师 国 家 教 委 博 士 点 基 金 项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1995．03．010
·250 北京科技大学学报 1995年No.3 1 实验材料和方法 1.1实验材料 研究用钢经50kg真空感应炉溶炼而成，它的化学成分为：0.0033%C,0.0035%N, 0.036%Si,0.25%Mn,0.098%P,0.0063%S,0.073%As,0.047%Nb,少量混合稀土· 浇注的钢锭锻成宽度为220mm、厚度为30mm的热轧板坯.板坯经再次加热至1150℃ 保温1h后，通过4道次热轧成厚度为4mm的3种热轧板，它们所对应的终轧温度分别 为：860℃，910℃、960℃，卷取温度为750℃，最后，3种热轧板以同样的冷轧、退火条 件处理后得到厚度为0.85mm的退火板， 1.2实验方法 热模拟试验条件和过程同实际采用的热轧实验工艺基本相似，具体为：将样品以10℃s的 速率均匀加热至1100℃并保温5min后，在1050℃的温度下连续压缩变形两次，相应 的应变分别为8，=0.525和ε，=0.456，再降温至试验设定的终轧温度进行最终的压缩变 形，相应的应变为，=0.251，设定终轧温度分别为860℃、910℃、960℃和1010℃，各道飲间隔时间 为2s,变形速率为10s水淬.样品尺寸为Φ8mm×12mm,试验在THERMECMASTOR-Z 热模拟试验机上进行， 从热轧卷取板和退火板分别切取金相组织试样，样品观察面为平行轧向的侧面， 再结晶开始(RT。)和完成温度(RT)由冷轧板试验所测定的连续加热和等温变 时的表面硬度变化曲线确定，取硬度降低量为总硬度降低量50%时所对应的退火温 度为RT,80%时所对应的退火温度为RT.样品表面硬度在HD9-45型表面洛氏硬 度计上测定· 机械性能和成形性能的测试分别按照GB3076-82,GB5027-85和GB5028-85标准 进行，常温时效指数(A)对应7.5%预应变时的流变应力与经100℃、30min烘 烤后屈服应力的差值，烘烤硬化值(BH)对应3%预应变时的流变应力与经170℃、20mi 烘烤后屈服应力的差值， 2实验结果与讨论 2.1组织影响 由图1可看出，FT=860℃时，该板基本上属于在奥氏体和铁素体两相区轧制，而FT≥910℃ 时，则为奥氏体单相区轧制，且随着终轧温度的降低，流变应力增大， 实验获得的真应力一真应变曲线表明（图略），在热轧的各道次期间，均未发生动态和静态再结 晶，而只有动态和静态回复产生，说明热轧变形期间存在的加工硬化和热激活软化两 种倾向的竞争中，加工硬化始终占据上风·因此，在每道次轧制过程中，变形产生的加工 硬化效果可以累积，热轧变形组织和卷取组织与终轧工艺参数有直接的密切联系，当终
· 北 京 科 技 大 学 学 报 卯 年 实验材料和 方 法 实验材 料 研 究 用 钢 经 真 空 感 应 炉 溶 炼 而 成 ， 它 的 化 学 成 分 为 ， ， ， ， ， ， ， ， 少 量混 合 稀 土 浇注 的钢锭 锻 成 宽度 为 、 厚度 为 的热轧板坯 板坯经再次加热至 巧 ℃ 保 温 后 ， 通 过 道 次 热 轧 成 厚 度 为 的 种 热 轧 板 ， 它 们 所 对 应 的 终 轧 温 度 分 别 为 ℃ 、 ℃ 、 ℃ ， 卷 取 温 度 为 ℃ 最 后 ， 种 热 轧 板 以 同 样 的 冷 轧 、 退 火 条 件 处 理 后 得 到 厚度 为 的退 火 板 实 验方 法 热模拟试验条件 和过程 同实际采用 的热轧 实验工 艺基本相 似 ， 具 体 为 将样 品以 ℃ 的 速 率 均 匀 加 热 至 ℃ 并 保 温 而 后 ， 在 ℃ 的温 度 下 连 续 压 缩 变 形 两 次 ， 相 应 的应 变 分 别 为 。 ， 和 。 ， 再 降温 至 试 验 设 定 的 终 轧 温 度 进 行 最 终 的 压 缩 变 形 ， 相应的应变为。 ， ， 设定终轧温度乡拐 加 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 和 ℃ ，各道次旬隔时间 为 ， 变 形 速 率 为 水淬 样 品 尺 寸 为 。 ， 试 验 在 一 热模 拟 试 验 机 上 进 行 从 热 轧 卷 取 板 和 退 火 板 分 别 切 取 金 相 组 织 试 样 ， 样 品 观 察 面 为 平 行 轧 向 的 侧 面 再 结 晶 开 始 和 完 成 温 度 由 冷 轧 板 试 验 所 测 定 的 连 续 加 热 和 等 温 变 时 的 表 面 硬 度 变 化 曲 线 确 定 ， 取 硬 度 降 低 量 为 总硬 度 降 低 量 时 所 对 应 的 退 火 温 度 为 。 ， 时 所 对应 的退 火 温 度 为 样 品 表 面 硬 度 在 一 型 表 面 洛 氏 硬 度 计 上 测 定 机 械 性 能 和 成 形 性 能 的测 试 分 别 按 照 一 、 一 和 一 标 准 进 行 常 温 时 效 指 数 对 应 预 应 变 时 的 流 变 应 力 与 经 ℃ 、 烘 烤 后 屈 服 应 力 的 差 值 ， 烘 烤 硬 化 值 对应 预应变 时 的流变应 力 与 经 ℃ 、 而 烘 烤 后 屈 服 应 力 的差 值 实验 结 果 与讨论 组 织 影 响 由图 可看出 ， ℃ 时 ， 该板基本土嘱于在卿琳钾麟索体两相区轧制 ， 而 ℃ 时 ， 则 为 奥 氏体 单 相 区 轧 制 ， 且 随 着 终 轧 温 度 的 降低 ， 流 变 应 力 增 大 实验获得的真应力 一 真应变曲线表 明 图略 ， 在热轧的各道次期间 ， 均未发生动态和静态再结 晶 ， 而 只 有 动 态 和 静 态 回复 产 生 ， 说 明 热 轧 变 形 期 间 存 在 的 加 工 硬 化 和 热 激 活 软 化 两 种 倾 向的竞 争 中 ， 加 工 硬 化 始 终 占据上 风 因此 ， 在每道 次 轧制 过程 中 ， 变形 产 生 的 加 工 硬 化 效 果 可 以 累 积 ， 热 轧 变形 组 织 和 卷 取 组 织 与 终 轧 工 艺 参 数有 直 接 的 密 切 联 系 当终
· 北 京 科 技 大 学 学 报 卯 年 实验材料和 方 法 实验材 料 研 究 用 钢 经 真 空 感 应 炉 溶 炼 而 成 ， 它 的 化 学 成 分 为 ， ， ， ， ， ， ， ， 少 量混 合 稀 土 浇注 的钢锭 锻 成 宽度 为 、 厚度 为 的热轧板坯 板坯经再次加热至 巧 ℃ 保 温 后 ， 通 过 道 次 热 轧 成 厚 度 为 的 种 热 轧 板 ， 它 们 所 对 应 的 终 轧 温 度 分 别 为 ℃ 、 ℃ 、 ℃ ， 卷 取 温 度 为 ℃ 最 后 ， 种 热 轧 板 以 同 样 的 冷 轧 、 退 火 条 件 处 理 后 得 到 厚度 为 的退 火 板 实 验方 法 热模拟试验条件 和过程 同实际采用 的热轧 实验工 艺基本相 似 ， 具 体 为 将样 品以 ℃ 的 速 率 均 匀 加 热 至 ℃ 并 保 温 而 后 ， 在 ℃ 的温 度 下 连 续 压 缩 变 形 两 次 ， 相 应 的应 变 分 别 为 。 ， 和 。 ， 再 降温 至 试 验 设 定 的 终 轧 温 度 进 行 最 终 的 压 缩 变 形 ， 相应的应变为。 ， ， 设定终轧温度乡拐 加 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 和 ℃ ，各道次旬隔时间 为 ， 变 形 速 率 为 水淬 样 品 尺 寸 为 。 ， 试 验 在 一 热模 拟 试 验 机 上 进 行 从 热 轧 卷 取 板 和 退 火 板 分 别 切 取 金 相 组 织 试 样 ， 样 品 观 察 面 为 平 行 轧 向 的 侧 面 再 结 晶 开 始 和 完 成 温 度 由 冷 轧 板 试 验 所 测 定 的 连 续 加 热 和 等 温 变 时 的 表 面 硬 度 变 化 曲 线 确 定 ， 取 硬 度 降 低 量 为 总硬 度 降 低 量 时 所 对 应 的 退 火 温 度 为 。 ， 时 所 对应 的退 火 温 度 为 样 品 表 面 硬 度 在 一 型 表 面 洛 氏 硬 度 计 上 测 定 机 械 性 能 和 成 形 性 能 的测 试 分 别 按 照 一 、 一 和 一 标 准 进 行 常 温 时 效 指 数 对 应 预 应 变 时 的 流 变 应 力 与 经 ℃ 、 烘 烤 后 屈 服 应 力 的 差 值 ， 烘 烤 硬 化 值 对应 预应变 时 的流变应 力 与 经 ℃ 、 而 烘 烤 后 屈 服 应 力 的差 值 实验 结 果 与讨论 组 织 影 响 由图 可看出 ， ℃ 时 ， 该板基本土嘱于在卿琳钾麟索体两相区轧制 ， 而 ℃ 时 ， 则 为 奥 氏体 单 相 区 轧 制 ， 且 随 着 终 轧 温 度 的 降低 ， 流 变 应 力 增 大 实验获得的真应力 一 真应变曲线表 明 图略 ， 在热轧的各道次期间 ， 均未发生动态和静态再结 晶 ， 而 只 有 动 态 和 静 态 回复 产 生 ， 说 明 热 轧 变 形 期 间 存 在 的 加 工 硬 化 和 热 激 活 软 化 两 种 倾 向的竞 争 中 ， 加 工 硬 化 始 终 占据上 风 因此 ， 在每道 次 轧制 过程 中 ， 变形 产 生 的 加 工 硬 化 效 果 可 以 累 积 ， 热 轧 变形 组 织 和 卷 取 组 织 与 终 轧 工 艺 参 数有 直 接 的 密 切 联 系 当终
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· 北 京 科 技 大 学 学 报 卯 年 实验材料和 方 法 实验材 料 研 究 用 钢 经 真 空 感 应 炉 溶 炼 而 成 ， 它 的 化 学 成 分 为 ， ， ， ， ， ， ， ， 少 量混 合 稀 土 浇注 的钢锭 锻 成 宽度 为 、 厚度 为 的热轧板坯 板坯经再次加热至 巧 ℃ 保 温 后 ， 通 过 道 次 热 轧 成 厚 度 为 的 种 热 轧 板 ， 它 们 所 对 应 的 终 轧 温 度 分 别 为 ℃ 、 ℃ 、 ℃ ， 卷 取 温 度 为 ℃ 最 后 ， 种 热 轧 板 以 同 样 的 冷 轧 、 退 火 条 件 处 理 后 得 到 厚度 为 的退 火 板 实 验方 法 热模拟试验条件 和过程 同实际采用 的热轧 实验工 艺基本相 似 ， 具 体 为 将样 品以 ℃ 的 速 率 均 匀 加 热 至 ℃ 并 保 温 而 后 ， 在 ℃ 的温 度 下 连 续 压 缩 变 形 两 次 ， 相 应 的应 变 分 别 为 。 ， 和 。 ， 再 降温 至 试 验 设 定 的 终 轧 温 度 进 行 最 终 的 压 缩 变 形 ， 相应的应变为。 ， ， 设定终轧温度乡拐 加 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 和 ℃ ，各道次旬隔时间 为 ， 变 形 速 率 为 水淬 样 品 尺 寸 为 。 ， 试 验 在 一 热模 拟 试 验 机 上 进 行 从 热 轧 卷 取 板 和 退 火 板 分 别 切 取 金 相 组 织 试 样 ， 样 品 观 察 面 为 平 行 轧 向 的 侧 面 再 结 晶 开 始 和 完 成 温 度 由 冷 轧 板 试 验 所 测 定 的 连 续 加 热 和 等 温 变 时 的 表 面 硬 度 变 化 曲 线 确 定 ， 取 硬 度 降 低 量 为 总硬 度 降 低 量 时 所 对 应 的 退 火 温 度 为 。 ， 时 所 对应 的退 火 温 度 为 样 品 表 面 硬 度 在 一 型 表 面 洛 氏 硬 度 计 上 测 定 机 械 性 能 和 成 形 性 能 的测 试 分 别 按 照 一 、 一 和 一 标 准 进 行 常 温 时 效 指 数 对 应 预 应 变 时 的 流 变 应 力 与 经 ℃ 、 烘 烤 后 屈 服 应 力 的 差 值 ， 烘 烤 硬 化 值 对应 预应变 时 的流变应 力 与 经 ℃ 、 而 烘 烤 后 屈 服 应 力 的差 值 实验 结 果 与讨论 组 织 影 响 由图 可看出 ， ℃ 时 ， 该板基本土嘱于在卿琳钾麟索体两相区轧制 ， 而 ℃ 时 ， 则 为 奥 氏体 单 相 区 轧 制 ， 且 随 着 终 轧 温 度 的 降低 ， 流 变 应 力 增 大 实验获得的真应力 一 真应变曲线表 明 图略 ， 在热轧的各道次期间 ， 均未发生动态和静态再结 晶 ， 而 只 有 动 态 和 静 态 回复 产 生 ， 说 明 热 轧 变 形 期 间 存 在 的 加 工 硬 化 和 热 激 活 软 化 两 种 倾 向的竞 争 中 ， 加 工 硬 化 始 终 占据上 风 因此 ， 在每道 次 轧制 过程 中 ， 变形 产 生 的 加 工 硬 化 效 果 可 以 累 积 ， 热 轧 变形 组 织 和 卷 取 组 织 与 终 轧 工 艺 参 数有 直 接 的 密 切 联 系 当终
Vol.17 No.3 关小军等：终轧温度对ELC一BH板组织和性能的影响 .253. 较大且NbC未能充分析出而使一些固溶C原子存在，因而阻碍了{111}退火织构的发 展，造成T值和n值减小，AI和BH以及强度值增加，因此，全面考虑终轧温度对性能的 综合影响，确保奥氏体区终轧并尽可能降低终轧温度至略高于A?的热轧工艺选择是非 常合理的， 3结论 (1)两相区终轧形的混晶组织是导致退火板下值和塑性减小的根本原因. (2)奥氏体区终轧时，随终轧温度降低，退火板成形性改善，而强度和烘烤硬化性有所 削弱，这些影响归因于热轧卷取板组织的晶粒均匀变小和bC粒子未充分析出， (3)综合考虑终轧温度的影响，在略高于Ar?的温度下终轧是合适的. 本文实验得到了首钢总公司治金研究所陈其安博士的大力支持和帮助，在此表示表心感谢。 参考文献 1 Kurasawa M,et al.Kawasaki Steel Technical Report.1988,18:61~65 2.Mizui N,et al.Recent Development in Bake-Hardenable Sheet Steel for Automotive Body Panels.In:Motor Vehicle Manufacture.Wuirzburg:1990.85~94 3关小军.成分和工艺对超低碳高强度烘烤硬化钢板组织和性能影响的研究：[博士论文】北京：北京科 技大学，1993 4 Guan Xiaojun,et al.A Study on Optimizing Procsessing Parameters for Extra Low-Carbon High Strength Steel Sheet with Bake-Hardenbility.In:Wang Z R et al,eds.4th ICTP.Beijing: Inter.Academic Publishers,1993.1861~1866 (上接228页) 2炼钢设计参考资料编写小组.炼钢设计参考资料（通用资料部分），北京：冶金工业出版社1972,587 3曲英.炼钢学原理.北京：冶金工业出版杜.198062 4马铁犹，计算流体力学，北京：北京航空学院出版社，1980.73~103 5陈家祥，炼钢常用图表数据手册·北京：冶金工业出版社，1984.383~465 6马庆芳，实用热物性手册.北京：中国农业机械出版社，1986.650~658 7吴卫平等.双辊式薄带连铸传热过程数学模型和计算机模拟.上海钢研，1990,5：32~44 8胡汉起·金属凝固原理.北京：机械工业出版社，1991.174~180 9王绍亭陈涛.动量热量与质量传递.天津：天津科学技术出版杜，1986.52~77 10大中逸雄.计算机传热凝固解析人门.北京：机械工业出版社，1988.474
关 小 军 等 终 轧 温 度 对 一 板 组 织 和 性 能 的 影 响 较 大 且 未 能 充 分析 出而 使 一 些 固 溶 原 子 存 在 ， 因 而 阻 碍 了 退 火 织 构 的 发 展 ， 造 成 万值 和 万 值 减 小 ， 和 以 及 强 度 值 增 加 因 此 ， 全 面 考 虑 终 轧 温 度 对 性 能 的 综 合影 响 ， 确 保 奥 氏体 区 终 轧 并 尽 可 能 降低 终 轧 温 度 至 略 高 于 的 热 轧 工 艺 选 择 是 非 常 合 理 的 结 论 两 相 区 终 轧 形 的 混 晶 组 织 是 导 致 退 火 板 下 值 和 塑 性 减 小 的 根 本 原 因 奥 氏体 区 终 轧 时 ， 随终 轧 温度 降 低 ， 退 火 板 成形 性 改 善 ， 而 强 度 和 烘 烤 硬 化 性 有 所 削 弱 ， 这 些 影 响 归 因于 热 轧 卷 取 板 组 织 的 晶 粒 均 匀 变 小 和 粒 子 未 充 分 析 出 综 合 考 虑 终 轧温 度 的影 响 ， 在 略 高于 的温 度 下 终 轧是 合适 的 本 文 实验 得 到 了 首 钢 总公 司 冶 金 研 究所 陈其 安 博 士 的 大 力 支 持 和 帮助 ， 在 此 表 示 衷 心 感 谢 参 考 文 献 ， ， 一 ， 一 一 关 小 军 成分和 工 艺 对 超低 碳 高强 度 烘烤硬 化钢 板 组 织和性能影 响的研究 博 士 论文 北京 北 京科 技大 学 ， ， 一 一 ， 一 上 接 页 炼 钢 设 计 参 考 资料 编 写 小 组 炼 钢 设 计参考 资料 通 用 资料部分 北 京 冶金工 业 出版社 曲英 炼 钢 学 原 理 ， 北 京 冶 金 工 业 出 版 社 」酬改犹 计 算 流 体 力 学 北 京 北 京 航 空 学 院 出 版 社 ， 一 陈 家 祥 炼 钢 常 用 图表 数 据 手 册 北 京 冶 金 工 业 出 版社 ， 马 庆 芳 ， 实 用 热 物 性 手 册 北 京 中 国 农 业 机 械 出 版 社 ， 一 吴 卫平 等 双 辊 式 薄带 连 铸 传热 过 程 数学 模 型 和 计 算 机 模 拟 上 海 钢研 ， ， 一 科 胡 巧起 金 属 凝 固 原 理 北 京 机 械 工 业 出 版 社 ， 一 王 绍 亭 陈涛 动 量 热 量 与 质 量 传 递 天 津 天 津 科 学 技 术 出版 社 ， 一 大 中逸 雄 计 算 机 传 热 凝 固 解 析 人 门 北 京 机 械 工 业 出版 社