D0I:10.13374/j.issn1001t63.2010.12.00 第32卷第12期 北京科技大学学报 Vol 32 No 12 2010年12月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijng De02010 CSP流程下退火加热制度对深冲板织构和性能的影 响 程晓杰)刘雅政”周乐育”孙有博》闫波) 1)北京科技大学材料与科学工程学院，北京1000832)包头钢铁（集团）公司，包头014010 摘要以包钢CSP流程热轧板为基料的SPCD冷轧板为试验材料，采用单台阶和双台阶两种退火加热制度进行实验室试 验，对比分析了不同规程下的再结晶织构、组织和性能特点·结果表明，双台阶退火工艺对应的Y织构、α织构上的{11} 〈110成分均有所提高，但是双台阶工艺下的△值偏大，分析认为，双台阶和单台阶在回复阶段上有所不同，不利取向组分形 核受到了抑制，最终导致有利织构含量上的差别.在双台阶工艺下，{110}(110织构强度的提高导致△值偏大 关键词钢板：退火工艺；预回复；织构；再结晶 分类号TG142.1 Effects of heating process on the textures and properties of deep draw ing steel sheets produced by CSP process CHENG Xiao-jie,LIU Ya-heng.ZHOU Leyu,SUN You o),YAN Bo) 1)School ofMaterials Seience and Engineerng University of Science and Technolgy Beijing Beijing 100083 China 2)Baotou Steel Co Ld,Baotou 014010 China ABSTRACT W ith coll-rolled strips (SPCD)under Baotou CSP line as experinental materials wo batch annealing processes double-step annealing and single"step annealing were applied by laboratory experinents The characters of textures m icrostuctures and properties were studied under different annealing processes The results indicate hat the double"step annealing process enhances the intensity of y-fiber and the (111110 of a-fiber but the value ofAr increases too The difference of pre-recovery beteen the wo annealing processes delays nucleation in the unfavorable regions consequently leading to the difference of favorable textures Upon the double-step annealing process the high intensity of (110110 results in the higher vale ofr KEY W ORDS steel sheet annealing pre-recovery:texture recrystallization 薄板坯连铸连轧是将现代电炉转炉冶炼、精 火工艺研究及不同加热制度对深冲板再结晶织构状 炼、连铸和连轧等工序的先进技术科学耦合起来的 态的影响研究报道较少，为优化退火工艺，稳定产 一项集成创新工程.CSP(campact strip production) 品质量，本文以CSP流程热轧板为基料的0.6mm 是薄板坯连铸连轧的一种，它具有低成本、高效率的 厚的冷轧板为原料，在相同的升温速度和冷却工艺 优点，与CDCM(酸洗连轧)以及BA(罩式退火)相 下，采用单、双台阶两种不同加热制度，进行了退火 连接，可生产高附加值的低碳冷轧深冲带钢1-).罩 试验研究， 式退火作为CSP CDCM BA流程生产SPCD级深冲 1试验材料及试验过程 带钢的关键工序，对成品深冲带钢组织性能有重要 影响 1.1试验材料 目前，国内针对罩式退火的研究主要集中在单 试验采用包钢厚度为0.6mm的冷轧板，冷轧压 台阶退火工艺，而对于设置预回复过程的双台阶退 下率为85%，其热轧出炉温度为1130℃，终轧温度 收稿日期：2010-04-20 作者简介：程晓杰(1983)男，博士研究生：刘雅政(1952女，教授，博士生导师，Email lyz小@mater ustb ed:em
第 32卷 第 12期 2010年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．12 Ｄｅｃ．2010 ＣＳＰ流程下退火加热制度对深冲板织构和性能的影 响 程晓杰 1） 刘雅政 1） 周乐育 1） 孙有博 1） 闫 波 2） 1） 北京科技大学材料与科学工程学院北京 100083 2） 包头钢铁 （集团 ）公司包头 014010 摘 要 以包钢 ＣＳＰ流程热轧板为基料的 ＳＰＣＤ冷轧板为试验材料采用单台阶和双台阶两种退火加热制度进行实验室试 验对比分析了不同规程下的再结晶织构、组织和性能特点．结果表明双台阶退火工艺对应的 γ织构、α织构上的｛111｝ 〈110〉成分均有所提高但是双台阶工艺下的 Δｒ值偏大．分析认为双台阶和单台阶在回复阶段上有所不同不利取向组分形 核受到了抑制最终导致有利织构含量上的差别．在双台阶工艺下｛110｝〈110〉织构强度的提高导致 Δｒ值偏大． 关键词 钢板；退火工艺；预回复；织构；再结晶 分类号 ＴＧ142∙1 Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｎｔｈｅｔｅｘｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｅｅｐｄｒａｗｉｎｇｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＣＳＰｐｒｏｃｅｓｓ ＣＨＥＮＧＸｉａｏ-ｊｉｅ 1）ＬＩＵＹａ-ｚｈｅｎｇ 1）ＺＨＯＵＬｅ-ｙｕ 1）ＳＵＮＹｏｕ-ｂｏ 1）ＹＡＮＢｏ 2） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇＢｅｉｊｉｎｇ100083Ｃｈｉｎａ 2） ＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌＣｏ．Ｌｔｄ．Ｂａｏｔｏｕ014010Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｗｉｔｈｃｏｌｄ-ｒｏｌｌｅｄｓｔｒｉｐｓ（ＳＰＣＤ） ｕｎｄｅｒＢａｏｔｏｕＣＳＰｌｉｎｅａｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｔｗｏｂａｔｃｈａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｄｏｕｂｌｅ-ｓｔｅｐａｎｎｅａｌｉｎｇａｎｄｓｉｎｇｌｅ-ｓｔｅｐａｎｎｅａｌｉｎｇｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｂｙｌａｂｏｒａｔｏｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｔｅｘｔｕｒｅｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｄｏｕｂｌｅ-ｓｔｅｐａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆγ-ｆｉｂｅｒａｎｄｔｈｅ｛111｝〈110〉ｏｆα-ｆｉｂｅｒｂｕｔｔｈｅｖａｌｕｅｏｆΔｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｏｏ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｐｒｅ-ｒｅｃｏｖｅｒｙｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ ｔｗｏａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｄｅｌａｙｓｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅｒｅｇｉｏｎｓｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙｌｅａｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｆａｖｏｒａｂｌｅｔｅｘｔｕｒｅｓ．Ｕｐｏｎ ｔｈｅｄｏｕｂｌｅ-ｓｔｅｐａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｈｉｇｈｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆ｛110｝〈110〉ｒｅｓｕｌｔｓｉｎｔｈｅｈｉｇｈｅｒｖａｌｕｅｏｆΔｒ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔ；ａｎｎｅａｌｉｎｇ；ｐｒｅ-ｒｅｃｏｖｅｒｙ；ｔｅｘｔｕｒｅ；ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ 收稿日期：2010--04--20 作者简介：程晓杰 （1983— ）男博士研究生；刘雅政 （1952— ）女教授博士生导师Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｙｚｈ＠ｍａｔｅｒ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 薄板坯连铸连轧是将现代电炉／转炉冶炼、精 炼、连铸和连轧等工序的先进技术科学耦合起来的 一项集成创新工程．ＣＳＰ（ｃｏｍｐａｃｔｓｔｒｉｐｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ） 是薄板坯连铸连轧的一种它具有低成本、高效率的 优点与 ＣＤＣＭ（酸洗连轧 ）以及 ＢＡ（罩式退火 ）相 连接可生产高附加值的低碳冷轧深冲带钢 ［1--2］．罩 式退火作为 ＣＳＰ-ＣＤＣＭ-ＢＡ流程生产 ＳＰＣＤ级深冲 带钢的关键工序对成品深冲带钢组织性能有重要 影响． 目前国内针对罩式退火的研究主要集中在单 台阶退火工艺而对于设置预回复过程的双台阶退 火工艺研究及不同加热制度对深冲板再结晶织构状 态的影响研究报道较少．为优化退火工艺稳定产 品质量本文以 ＣＳＰ流程热轧板为基料的 0∙6ｍｍ 厚的冷轧板为原料在相同的升温速度和冷却工艺 下采用单、双台阶两种不同加热制度进行了退火 试验研究． 1 试验材料及试验过程 1∙1 试验材料 试验采用包钢厚度为0∙6ｍｍ的冷轧板冷轧压 下率为 85％其热轧出炉温度为 1130℃终轧温度 DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．12．006
,1548 北京科技大学学报 第32卷 位900℃，卷取温度位550℃.其化学成分如表1 所示 1.2试验方法 两种退火工艺条件下，再结晶温度测定所取试 表1试验用深冲钢的化学成分（质量分数） 样尺寸为10mm×15mm,实验曲线如图1所示，模 Table 1 Chan ical canposition of the tested deep drw ing steel sheet % 拟退火实验试样尺寸为150mm×20mm,退火后切 取标准拉伸样和尺寸为10mm×20mm的试样用于 Si Mn p Als Ca 织构分析样 0.0350.0220.150.0090.0060.0360.0330.0026 (b) 35℃-h-1 540℃ 35℃h- 500-700℃ 500-700℃ 空冷至室温 空冷至室温 时间h 时间h 图1再结晶温度测定示意图.(a)单台阶退火：(b)双台阶退火 Fig1 Schenatic illstration of recrystallization tenperatum (a)sngle step process (b)double step process 退火试验在北京科技大学Sx2-4-10型箱式 速升温到680℃，保温9h后冷却，对应试样分别编 电阻炉中进行，拉伸试验在MTS-810试验机上进 号为1、2.单台阶试验中以35℃·h慢速升温到 行.织构采用D5000X射线衍射仪进行测定，测定 680℃，保温10h后冷却，试样编号为3. 了试样14厚度处的织构，依据测得的{110}、 2试验结果 {200}和{211}三个极图计算取向分布函数 (ODF)图，并根据实验数据用0 rigin软件绘制a 2.1再结晶温度的测定 和Y取向线. SPCD冷轧板在两种工艺下退火升温过程中的 再结晶温度测定过程中，选500~700℃为温度 显微硬度变化如图2所示.根据再结晶温度的定 区间，以20℃为步长，每当达到一设定温度，取样空 义，单台阶加热制度下的再结晶温度为560℃，硬度 冷，单、双台阶退火工艺曲线均是根据实验室材料 变化曲线如图2(a)所示；双台阶加热制度下的再结 基本特性试验并结合现场生产经验优化后的工艺， 晶温度为580℃，比单台阶退火工艺下的再结晶温 两种工艺的主要区别是退火工艺中影响再结晶进行 度稍高，硬度变化曲线如图2(b)所示，以再结晶温 的保温加热阶段不同.双台阶工艺设置580℃和 度为依据，两种退火工艺的高温阶段保温温度均定 550℃两种低台阶保温制度，然后再以35℃·h慢 为680℃. 240 (a) 220 (b) 200 200 180 160 三160 120 140 120 100 300400500600700800 450500.550600650700 温度℃ 温度℃ 图2退火过程不同温度对应硬度变化，(a)单台阶退火；(b)双台阶退火 Fig 2 Haness variation at diferent temperatures during annealing pmocesses (a)single-step process (b)double step process
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 位 900℃卷取温度位 550℃．其化学成分如表 1 所示． 表 1 试验用深冲钢的化学成分 （质量分数 ） Ｔａｂｌｅ1 Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄｄｅｅｐｄｒａｗｉｎｇｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔ ％ Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ａｌｔ Ａｌｓ Ｃａ 0∙035 0∙022 0∙15 0∙009 0∙006 0∙036 0∙033 0∙0026 1∙2 试验方法 两种退火工艺条件下再结晶温度测定所取试 样尺寸为 10ｍｍ×15ｍｍ实验曲线如图 1所示．模 拟退火实验试样尺寸为 150ｍｍ×20ｍｍ退火后切 取标准拉伸样和尺寸为 10ｍｍ×20ｍｍ的试样用于 织构分析样． 图 1 再结晶温度测定示意图．（ａ）单台阶退火；（ｂ）双台阶退火 Ｆｉｇ．1 Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：（ａ） ｓｉｎｇｌｅ-ｓｔｅｐｐｒｏｃｅｓｓ；（ｂ） ｄｏｕｂｌｅ-ｓｔｅｐｐｒｏｃｅｓｓ 退火试验在北京科技大学 ＳＸ2--4--10型箱式 电阻炉中进行．拉伸试验在 ＭＴＳ--810试验机上进 行．织构采用 Ｄ5000Ｘ射线衍射仪进行测定测定 了试样 1／4厚度处的织构依据测得的｛110｝、 ｛200｝和 ｛211｝三 个 极 图 计 算 取 向 分 布 函 数 （ＯＤＦ）图并根据实验数据用 Ｏｒｉｇｉｎ软件绘制 α 和 γ取向线． 再结晶温度测定过程中选 500～700℃为温度 区间以 20℃为步长每当达到一设定温度取样空 冷．单、双台阶退火工艺曲线均是根据实验室材料 基本特性试验并结合现场生产经验优化后的工艺． 两种工艺的主要区别是退火工艺中影响再结晶进行 的保温加热阶段不同．双台阶工艺设置 580℃和 550℃两种低台阶保温制度然后再以 35℃·ｈ —1慢 速升温到 680℃保温 9ｈ后冷却对应试样分别编 号为 1 ＃、2 ＃．单台阶试验中以 35℃·ｈ —1慢速升温到 680℃保温 10ｈ后冷却试样编号为 3 ＃． 2 试验结果 2∙1 再结晶温度的测定 ＳＰＣＤ冷轧板在两种工艺下退火升温过程中的 显微硬度变化如图 2所示．根据再结晶温度的定 义单台阶加热制度下的再结晶温度为 560℃硬度 变化曲线如图 2（ａ）所示；双台阶加热制度下的再结 晶温度为 580℃比单台阶退火工艺下的再结晶温 度稍高硬度变化曲线如图 2（ｂ）所示．以再结晶温 度为依据两种退火工艺的高温阶段保温温度均定 为 680℃． 图 2 退火过程不同温度对应硬度变化．（ａ）单台阶退火；（ｂ）双台阶退火 Ｆｉｇ．2 Ｈａｒｄｎｅｓｓｖａｒｉａｔｉｏｎａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｄｕｒｉｎｇａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ：（ａ） ｓｉｎｇｌｅ-ｓｔｅｐｐｒｏｃｅｓｓ；（ｂ） ｄｏｕｂｌｅ-ｓｔｅｐｐｒｏｃｅｓｓ ·1548·
第12期 程晓杰等：CSP流程下退火加热制度对深冲板织构和性能的影响 .1549. 2.2模拟退火工艺下织构的变化规律 所增大.其相邻的{223}(110和{332(110织 图3是根据相关ODF图计算、绘制得到的a 构强度稳定在一个相对较低的水平，从而在{111} 和Y取向线，大量试验研究证明3)，为了保证成 〈110处形成一个有利织构的尖峰，最高取向函数 品带钢的成形性，需要在实验钢中形成较强的 密度值达到了9.2相比而言，单台阶工艺下的 {111织构.由图3(a)可见，冷轧织构中，a取向 {111}(110织构强度则几乎没有增长，其在有利 线上，{001(110织构和{112}(110形变织构所 织构含量上，体现一定的劣势，取向线上，采用 占比例较大，而{111}(110有利织构组分相对含 不同退火升温制度的试样在取向线强度上均有所 量较小；Y取向线上，{111}(011)和{111}(21少 上升，但就稳定性和数值强度而言，1试样较好，曲 取向密度值稳定在8左右，经过双台阶工艺退火 线波动较小，理论上可以得到较低△：2与3试样 之后，a取向线上的{112}(110和{001}(110织 在Y取向线上相差不大，2试样略好. 构强度有所降低，而有利织构{111}(110强度有 001 {112}223){111}3321 110 I11 111 12110 <110><110><110><110 <110 <211> (a) 0-0° (b) ■一双台阶退火1 9,-45 10 ●一双台阶退火2* 10 一▲一单台阶退火3* ■ 一7一冷轧织构 6 0=55° 9,-450 4 0 lo 20 3040506070 60 708090 ) ,) 图3不同退火工艺下的取向密度分布.(a)沿a取向线：(b)沿Y取向线 Fig 3 Distribution of oriented line density during different annealing pmocesses (a)a orientation lne (b)Y orientation line 整体而言，从织构角度上考虑，双台阶工艺均要 组成，1和2试样渗碳体析出量较少，游离渗碳体以 优于单台阶退火工艺，其中以1试样所对应的工 颗粒状弥散于铁素体晶粒内部或晶界处，2试样游 艺，即低台阶580℃保温3h高台阶680℃保温9h 离渗碳体析出较1试样稍多，铁素体均较为粗大，1° 效果更好 和2试样铁素体平均晶粒尺寸分别为39m、 2.3组织分析 38m,相差不大；相比于1和2试样，3^试样渗碳 不同退火工艺下试样的金相显微组织如图4所 体析出较多，主要沿轧制方向呈点链状分布，铁素体 示·退火后的金相组织由饼形铁素体和少量渗碳体 晶粒尺寸略小，为35m,均匀性相对较差 6 20μm 20m 20m 图4不同退火工艺下的显微组织.(a)1:(b)2:(c)3 Fig4 Miemstnuictums under different annealing processes (a)(b)2;(c)3
第 12期 程晓杰等： ＣＳＰ流程下退火加热制度对深冲板织构和性能的影响 2∙2 模拟退火工艺下织构的变化规律 图 3是根据相关 ＯＤＦ图计算、绘制得到的 α 和 γ取向线．大量试验研究证明 ［3--4］为了保证成 品带钢的成形性需要在实验钢中形成较强的 ｛111｝织构．由图 3（ａ）可见冷轧织构中α取向 线上｛001｝〈110〉织构和｛112｝〈110〉形变织构所 占比例较大而｛111｝〈110〉有利织构组分相对含 量较小；γ取向线上｛111｝〈011〉和｛111｝〈211〉 取向密度值稳定在 8左右．经过双台阶工艺退火 之后α取向线上的｛112｝〈110〉和｛001｝〈110〉织 构强度有所降低而有利织构｛111｝〈110〉强度有 所增大．其相邻的｛223｝〈110〉和｛332｝〈110〉织 构强度稳定在一个相对较低的水平从而在｛111｝ 〈110〉处形成一个有利织构的尖峰最高取向函数 密度值达到了 9∙2．相比而言单台阶工艺下的 ｛111｝〈110〉织构强度则几乎没有增长其在有利 织构含量上体现一定的劣势．γ取向线上采用 不同退火升温制度的试样在取向线强度上均有所 上升但就稳定性和数值强度而言1 ＃试样较好曲 线波动较小理论上可以得到较低 Δｒ；2 ＃与 3 ＃试样 在 γ取向线上相差不大2 ＃试样略好． 图 3 不同退火工艺下的取向密度分布．（ａ）沿 α取向线；（ｂ）沿 γ取向线 Ｆｉｇ．3 Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｏｒｉｅｎｔｅｄｌｉｎｅｄｅｎｓｉｔｙｄｕｒｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ：（ａ） αｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｌｉｎｅ；（ｂ） γｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｌｉｎｅ 整体而言从织构角度上考虑双台阶工艺均要 优于单台阶退火工艺其中以 1 ＃试样所对应的工 艺即低台阶 580℃保温 3ｈ高台阶 680℃保温 9ｈ 效果更好． 2∙3 组织分析 不同退火工艺下试样的金相显微组织如图 4所 示．退火后的金相组织由饼形铁素体和少量渗碳体 组成1 ＃和 2 ＃试样渗碳体析出量较少游离渗碳体以 颗粒状弥散于铁素体晶粒内部或晶界处2 ＃试样游 离渗碳体析出较 1 ＃试样稍多铁素体均较为粗大1 ＃ 和 2 ＃试样铁素体平均晶粒尺寸分别为 39μｍ、 38μｍ相差不大；相比于 1 ＃和 2 ＃试样3 ＃试样渗碳 体析出较多主要沿轧制方向呈点链状分布铁素体 晶粒尺寸略小为 35μｍ均匀性相对较差． 图 4 不同退火工艺下的显微组织．（ａ）1＃；（ｂ）2＃；（ｃ）3＃ Ｆｉｇ．4 Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓ：（ａ）1＃；（ｂ）2＃；（ｃ）3＃ ·1549·
,1550, 北京科技大学学报 第32卷 2.4性能测定 强度和抗拉强度分别降低20MPa左右.成形性能 表2给出了不同退火升温制度对平整后成品冷 方面，n值变化不大，双台阶退火工艺下的值和A 轧带钢的性能影响，在力学性能方面，双台阶退火 均高于单台阶退火工艺，其中1试样的延伸率又相 工艺下两种试样的屈服强度和抗拉强度差别不大， 对较高，这符合从织构取向线上双台阶退火工艺所 屈服强度在110MPa左右，抗拉强度在270MPa左 显示出来的优势，但是双台阶退火的△值略高于单 右，与单台阶退火工艺相比，双台阶退火试样屈服 台阶退火的， 表2试样的性能检测结果 Table 2 Testng wsults of specmens 退火工艺 试样编号 △r R MPa R MPa Rel AP 双台阶 1萨 0.29 1.76 0.70 110.06 273.43 0.41 43.32 双台阶 0 0.29 1.76 0.73 110.24 270.43 0.41 42.09 单台阶 3 0.28 1.62 0.54 130.29 286.14 0.45 40.09 仅同退火后的织构有关，而且铁素体的晶粒尺寸、形 3讨论 貌和渗碳体的分布状态对深冲带钢的性能也有一定 比较冷轧和退火的织构取向分布函数变化可以 影响.一方面，在双台阶退火工艺下，试验钢的铁素 发现，退火织构在{001}(110和{112}(110处的 体晶粒尺寸相对较粗大，根据Hall Petch公式，随晶 取向分布密度均大幅度下降，说明在退火过程中，不 粒尺寸增大，材料的屈服强度将有所降低；另一方 仅消除了部分冷轧时的不利{001}(110织构，并且 面，在单台阶退火工艺下，试验钢的渗碳体析出较 {112(110有沿a取向线向111}(110转变的趋 多，主要沿轧制方向在晶界呈点链状分布，唐荻等 势，这与不同织构组分变形储能不同有关.不同取 研究得出，当深冲带钢中渗碳体析出量较多且呈 向晶粒储能有一定差别，〈110}晶粒储能最高， 细小的弥散态分布时，在加工变形过程中必然起阻 111人、{112和{001晶粒储能依次降低5，由于 碍位错滑移的作用，力学性能上表现为屈服强度增 变形储能是再结晶形核的驱动力，储能高的织构组 加，延伸率降低 分在再结晶过程中更容易优先形核，{111组分在 此外，双台阶工艺下的△值较高，这会导致板 冷轧织构中远强于其他组分，所以能在最终退火织 材在冲压过程中的制耳现象.分析对比两种退火工 构中占优势.{112}和{001}组分虽然在冷轧织构 艺的取向线发现，二者的Y织构基本相同，而α织 中很强，但由于形核太慢，因此容易被优先形核长大 构在{110}(110织构强度上有一定差别，双台阶退 的{111晶粒吞噬，最终在退火织构中减弱. 火工艺下{110(110织构有了一定的发展，而单台 双台阶退火工艺和单台阶退火工艺最显著的区 阶工艺下，该织构则趋于消失.Vie山和hiteley) 别在于，前者在低于再结晶温度某点设定了一个预 通过对铁单晶的研究表明，{110(001少织构对塑性 回复过程，而预回复过程对于组织的定向形核和选 应变比的影响特点是≈∞、s≈0.30≈∞，而 择生长有重要影响，双台阶退火工艺设置的预回复 {110(110的影响特点与{110(001关于0=45° 过程，试样所含的形变储能比无预回复处理的样品 对称.可以看出，{110}(110织构对深冲板塑性应 低，结果导致随后再结晶阶段所利用的形变储能少， 变比的影响特点是或0偏大，但很小，所以导 间接增大了组织内部的临界形核尺寸，从而需要更 致△偏大. 高的温度或者更长的时间才能达到退火的预期效 综上所述，退火加热制度对深冲带钢性能的影 果7].当再结晶和晶粒长大之前有足够的回复发 响是多方面的，包括织构、铁素体晶粒尺寸和渗碳体 生时，《110}、{111}和《112这些组分区域将消耗形 的分布状态，而各影响因素的作用也是复杂的，在 变储能，并在这些区域里优先形核，不利取向组分， 实际生产中，应当对各生产阶段的工艺参数进行合 如《001，由于区域储存能较小，临界形核尺寸较 理的匹配，以实现高品质深冲带钢生产工艺的柔性 大，因此在形核的初期受到了很大的抑制 控制，达到成本、效率和效益的最大化 在性能方面，双台阶退火工艺下实验钢的力学 性能和成形性能都要优于单台阶退火工艺的，从本 4结论 文的试验结果和分析可见，低碳深冲带钢的性能不 (1)双台阶退火过程中，由于存在预回复过程
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 2∙4 性能测定 表 2给出了不同退火升温制度对平整后成品冷 轧带钢的性能影响．在力学性能方面双台阶退火 工艺下两种试样的屈服强度和抗拉强度差别不大 屈服强度在 110ＭＰａ左右抗拉强度在 270ＭＰａ左 右．与单台阶退火工艺相比双台阶退火试样屈服 强度和抗拉强度分别降低 20ＭＰａ左右．成形性能 方面ｎ值变化不大双台阶退火工艺下的 ｒｍ值和 Ａ 均高于单台阶退火工艺其中 1 ＃试样的延伸率又相 对较高这符合从织构取向线上双台阶退火工艺所 显示出来的优势但是双台阶退火的 Δｒ值略高于单 台阶退火的． 表 2 试样的性能检测结果 Ｔａｂｌｅ2 Ｔｅｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓ 退火工艺 试样编号 ｎ ｒｍ Δｒ Ｒｅｌ／ＭＰａ Ｒｍ／ＭＰａ Ｒｅｌ／Ｒｍ Ａ／％ 双台阶 1＃ 0∙29 1∙76 0∙70 110∙06 273∙43 0∙41 43∙32 双台阶 2＃ 0∙29 1∙76 0∙73 110∙24 270∙43 0∙41 42∙09 单台阶 3＃ 0∙28 1∙62 0∙54 130∙29 286∙14 0∙45 40∙09 3 讨论 比较冷轧和退火的织构取向分布函数变化可以 发现退火织构在｛001｝〈110〉和｛112｝〈110〉处的 取向分布密度均大幅度下降说明在退火过程中不 仅消除了部分冷轧时的不利｛001｝〈110〉织构并且 ｛112｝〈110〉有沿 α取向线向｛111｝〈110〉转变的趋 势这与不同织构组分变形储能不同有关．不同取 向晶粒储能有一定差别｛110｝晶粒储能最高 ｛111｝、｛112｝和｛001｝晶粒储能依次降低 ［5--6］由于 变形储能是再结晶形核的驱动力储能高的织构组 分在再结晶过程中更容易优先形核｛111｝组分在 冷轧织构中远强于其他组分所以能在最终退火织 构中占优势．｛112｝和｛001｝组分虽然在冷轧织构 中很强但由于形核太慢因此容易被优先形核长大 的｛111｝晶粒吞噬最终在退火织构中减弱． 双台阶退火工艺和单台阶退火工艺最显著的区 别在于前者在低于再结晶温度某点设定了一个预 回复过程而预回复过程对于组织的定向形核和选 择生长有重要影响．双台阶退火工艺设置的预回复 过程试样所含的形变储能比无预回复处理的样品 低结果导致随后再结晶阶段所利用的形变储能少 间接增大了组织内部的临界形核尺寸从而需要更 高的温度或者更长的时间才能达到退火的预期效 果 ［7--8］．当再结晶和晶粒长大之前有足够的回复发 生时｛110｝、｛111｝和｛112｝这些组分区域将消耗形 变储能并在这些区域里优先形核．不利取向组分 如｛001｝由于区域储存能较小临界形核尺寸较 大因此在形核的初期受到了很大的抑制． 在性能方面双台阶退火工艺下实验钢的力学 性能和成形性能都要优于单台阶退火工艺的．从本 文的试验结果和分析可见低碳深冲带钢的性能不 仅同退火后的织构有关而且铁素体的晶粒尺寸、形 貌和渗碳体的分布状态对深冲带钢的性能也有一定 影响．一方面在双台阶退火工艺下试验钢的铁素 体晶粒尺寸相对较粗大根据 Ｈａｌｌ-Ｐｅｔｃｈ公式随晶 粒尺寸增大材料的屈服强度将有所降低；另一方 面在单台阶退火工艺下试验钢的渗碳体析出较 多主要沿轧制方向在晶界呈点链状分布．唐荻等 研究得出 ［9］当深冲带钢中渗碳体析出量较多且呈 细小的弥散态分布时在加工变形过程中必然起阻 碍位错滑移的作用力学性能上表现为屈服强度增 加延伸率降低． 此外双台阶工艺下的 Δｒ值较高这会导致板 材在冲压过程中的制耳现象．分析对比两种退火工 艺的取向线发现二者的 γ织构基本相同而 α织 构在｛110｝〈110〉织构强度上有一定差别双台阶退 火工艺下｛110｝〈110〉织构有了一定的发展而单台 阶工艺下该织构则趋于消失．Ｖｉｅｔｈ和Ｗｈｉｔｅｌｅｙ ［10］ 通过对铁单晶的研究表明｛110｝〈001〉织构对塑性 应变比的影响特点是 ｒ0≈∞、ｒ45≈0∙3、ｒ90≈∞而 ｛110｝〈110〉的影响特点与｛110｝〈001〉关于 θ＝45° 对称．可以看出｛110｝〈110〉织构对深冲板塑性应 变比的影响特点是 ｒ0或 ｒ90偏大但 ｒ45很小所以导 致 Δｒ偏大． 综上所述退火加热制度对深冲带钢性能的影 响是多方面的包括织构、铁素体晶粒尺寸和渗碳体 的分布状态而各影响因素的作用也是复杂的．在 实际生产中应当对各生产阶段的工艺参数进行合 理的匹配以实现高品质深冲带钢生产工艺的柔性 控制达到成本、效率和效益的最大化． 4 结论 （1）双台阶退火过程中由于存在预回复过程 ·1550·
第12期 程晓杰等：CSP流程下退火加热制度对深冲板织构和性能的影响 .1551. 不利取向组分形核受到了抑制，有利织构{111组 tion change during nucleation and gmow th in a col molled ULC 分形核充分，形成强烈的Y织构，进而提升了成形 steel Scripta Mater 2003 48.1457 [6]Yasunohu N.Yoshihim H.Origin of the recrystallization texture 性能，但双台阶退火工艺在{110}(110织构强度较 fomation n interstitial free steel SIJ Int 1996.36(4):451 高，导致△偏大 [7]Hu Z C.Jiang Q W,Zhao X.etal Effects of pre-recovery on the (2)随着低台阶保温温度的上升，形变织构有 recrystallization texture and micmstmucture of deep dnw ing 08Al 利取向组分内的先期形核进一步明显，退火后形成 steel sheet J Northeast Univ Nat Sci 2001.22(2):146 强的Y织构，对应较佳的性能、 (胡卓超，蒋奇武，赵骧，等。预回复对O8A深冲钢板再结晶 (3退火加热制度对深冲带钢性能的影响是多 组织及织构的影响东北大学学报：自然科学版，2001,22 (2):146) 方面的，包括织构、铁素体晶粒尺寸和渗碳体的分布 [8]Hu ZC.He C S Zhao X.et al Effects of electric fiel recove- 状态，而各影响因素的作用也是复杂的， ring on the micmostructre and recrystallization texture of deep- dmw ing 08AI killed steel sheet J Northeast Univ Nat Sci 2002 参考文献 23(7):663 [1]Zhao ZZ Kang Y L Micmostuctre and mechanical properties of (胡卓超，何长树，赵骧，等.电场回复对08A深冲钢板再结 autmobil bean steels pmduced by EAFCSP pmcess JUniy Sci 晶组织及织构的影响.东北大学学报：自然科学版，200223 Technol Beijing 2006.13(6):508 (7):663) [2]Yu H.Ren H.Kang Y L et al Catbon diffision n hot strips of [9]Tang D.Gu C Y.W ang X J et al Study of infhuence of pmcess low catbon steel produced by CSP line under different themal his- parmeters on fomability of the new deep draw ng steel sheet Iron tories J Mater SciTechnol 2005,21(1):21 Steel1999.34(l):47 [3]M ishra S Damann C Role and contml of texture in deep draw ng (唐获，谷春阳，王先进，等.退火温度及平整量对O3A带钢 steels Int Met Rev 1982 27(6):307 组织性能的影响.钢铁，199934(s1):47) [4]He CZ Zhang Z J Tian D X.Texture and fomability of bw -car [10]LvQG.Chen G N.Zhou JC et al Infhience ofmain texture bon deep dnnw ng steel sheet Iron Steel 1998.33(7):37 cammponen ts on plastic strain rato of deep draw ing steel sheet Res (何崇智，张志军，田德新.武钢微碳深冲钢板的织构特征与 1 on Steel200028(5):40 成型性.钢铁，199833(7)：37) (侣庆功，陈光南，周家琮，等。深冲钢板的主要织构对塑性 [5]Vetbeken K.Kestens L Jonas JJ M icrotextural stidy of orienta- 应变比的影响.钢铁研究，200028(5)：40)
第 12期 程晓杰等： ＣＳＰ流程下退火加热制度对深冲板织构和性能的影响 不利取向组分形核受到了抑制有利织构｛111｝组 分形核充分形成强烈的 γ织构进而提升了成形 性能但双台阶退火工艺在｛110｝〈110〉织构强度较 高导致 Δｒ偏大． （2）随着低台阶保温温度的上升形变织构有 利取向组分内的先期形核进一步明显退火后形成 强的 γ织构对应较佳的性能． （3）退火加热制度对深冲带钢性能的影响是多 方面的包括织构、铁素体晶粒尺寸和渗碳体的分布 状态而各影响因素的作用也是复杂的． 参 考 文 献 ［1］ ＺｈａｏＺＺＫａｎｇＹＬ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｂｅａｍｓｔｅｅｌｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＥＡＦ-ＣＳＰｐｒｏｃｅｓｓ．ＪＵｎｉｖＳｃｉ ＴｅｃｈｎｏｌＢｅｉｊｉｎｇ200613（6）：508 ［2］ ＹｕＨＲｅｎＨＫａｎｇＹＬｅｔａｌ．Ｃａｒｂｏｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎｉｎｈｏｔｓｔｒｉｐｓｏｆ ｌｏｗｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＣＳＰｌｉｎｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｅｒｍａｌｈｉｓ- ｔｏｒｉｅｓ．ＪＭａｔｅｒＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ200521（1）：21 ［3］ ＭｉｓｈｒａＳＤａｒｍａｎｎＣ．Ｒｏｌｅａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｅｘｔｕｒｅｉｎｄｅｅｐ-ｄｒａｗｉｎｇ ｓｔｅｅｌｓ．ＩｎｔＭｅｔＲｅｖ198227（6）：307 ［4］ ＨｅＣＺＺｈａｎｇＺＪＴｉａｎＤＸ．Ｔｅｘｔｕｒｅａｎｄｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙｏｆｌｏｗ-ｃａｒ- ｂｏｎｄｅｅｐｄｒａｗｉｎｇｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔ．ＩｒｏｎＳｔｅｅｌ199833（7）：37 （何崇智张志军田德新．武钢微碳深冲钢板的织构特征与 成型性．钢铁199833（7）：37） ［5］ ＶｅｒｂｅｋｅｎＫＫｅｓｔｅｎｓＬＪｏｎａｓＪＪ．Ｍｉｃｒｏｔｅｘｔｕｒａｌｓｔｕｄｙｏｆｏｒｉｅｎｔａ- ｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｄｕｒｉｎｇｎｕｃｌｅａｔｉｏｎａｎｄｇｒｏｗｔｈｉｎａｃｏｌｄｒｏｌｌｅｄＵＬＣ ｓｔｅｅｌ．ＳｃｒｉｐｔａＭａｔｅｒ200348：1457 ［6］ ＹａｓｕｎｏｈｕＮＹｏｓｈｉｈｉｒｏＨ．Ｏｒｉｇｉｎｏｆｔｈｅｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｘｔｕｒｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｆｒｅｅｓｔｅｅｌ．ＩＳＩＪＩｎｔ199636（4）：451 ［7］ ＨｕＺＣＪｉａｎｇＱＷＺｈａｏＸｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｒｅ-ｒｅｃｏｖｅｒｙｏｎｔｈｅ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｘｔｕｒｅａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｅｅｐ-ｄｒａｗｉｎｇ08Ａｌ ｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔ．ＪＮｏｒｔｈｅａｓｔＵｎｉｖＮａｔＳｃｉ200122（2）：146 （胡卓超蒋奇武赵骧等．预回复对 08Ａｌ深冲钢板再结晶 组织及织构的影响．东北大学学报：自然科学版200122 （2）：146） ［8］ ＨｕＺＣＨｅＣＳＺｈａｏＸｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｒｅｃｏｖｅ- ｒｉｎｇｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｘｔｕｒｅｏｆｄｅｅｐ- ｄｒａｗｉｎｇ08Ａｌｋｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔ．ＪＮｏｒｔｈｅａｓｔＵｎｉｖＮａｔＳｃｉ2002 23（7）：663 （胡卓超何长树赵骧等．电场回复对 08Ａｌ深冲钢板再结 晶组织及织构的影响．东北大学学报：自然科学版200223 （7）：663） ［9］ ＴａｎｇＤＧｕＣＹＷａｎｇＸＪｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｆｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｎｅｗｄｅｅｐｄｒａｗｉｎｇｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔ．Ｉｒｏｎ Ｓｔｅｅｌ199934（ｓ1）：47 （唐荻谷春阳王先进等．退火温度及平整量对 03Ａｌ带钢 组织性能的影响．钢铁199934（ｓ1）：47） ［10］ ＬｖＱＧＣｈｅｎＧＮＺｈｏｕＪＣｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍａｉｎｔｅｘｔｕｒｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｎｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎｒａｔｉｏｏｆｄｅｅｐｄｒａｗｉｎｇｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔ．Ｒｅｓ ＩｒｏｎＳｔｅｅｌ200028（5）：40 （吕庆功陈光南周家琮等．深冲钢板的主要织构对塑性 应变比的影响．钢铁研究200028（5）：40） ·1551·