飛尚才， 蔣小霞， 茍寧年， 徐 楠

（1.青海高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海 海東810799； 2.寧夏大學(xué)，寧夏 銀川750021）

隨著薄板坯連鑄連軋技術(shù)（CSP）的不斷發(fā)展和應(yīng)用，不少鋼鐵企業(yè)利用CSP 工藝來(lái)生產(chǎn)深沖（DQ）冷軋板產(chǎn)品。 CSP 工藝具有設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、流程短、節(jié)省能源等特點(diǎn)，但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于工藝和設(shè)備條件的限制，其產(chǎn)品往往在力學(xué)性能、組織特征等方面不符合深沖板材的要求。 本文對(duì)CSP 工藝生產(chǎn)的熱軋板經(jīng)過(guò)一定冷軋變形后，研究退火工藝對(duì)DQ 級(jí)深沖板組織性能及其成形性能的影響，并通過(guò)XRD 研究其織構(gòu)變化，從而優(yōu)化其退火工藝，為完善CSP 生產(chǎn)作業(yè)提供指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

某廠CSP 工藝生產(chǎn)的2 卷（厚度3.5 mm）熱軋卷經(jīng)過(guò)四輥軋機(jī)五道次冷軋變形，得到厚度1.05 mm 的冷軋板材，冷軋規(guī)程為3.5?2.35?1.80?1.40?1.15?1.05，總變形量為70%。 分別切取試樣，材料化學(xué)成分見(jiàn)表1，熱軋卷力學(xué)性能見(jiàn)表2。

表1 試樣化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 熱軋卷力學(xué)性能

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法

熱軋卷冷軋后，經(jīng)剪板機(jī)剪制250 mm × 150 mm的矩形板，所取冷軋板材在SRJX?4?9 箱式電阻爐中進(jìn)行再結(jié)晶退火，熱處理工藝路線如圖1 所示。

圖1 再結(jié)晶退火工藝示意

考慮到在540 ℃以下的加熱速度對(duì)AlN 的析出影響不大，故在540 ℃以下選擇180 ℃／h 的升溫速度，然后以30 ℃／h 的加熱速度升溫，分別至690 ℃，700 ℃，710 ℃，且保溫6 h，然后隨爐冷卻到120 ℃出爐，空冷至室溫。 采用具有預(yù)回復(fù)處理的雙斜率再結(jié)晶退火工藝的原因是預(yù)回復(fù)退火可以推遲沖壓用鋼的再結(jié)晶作用，但未改變沖壓用鋼的再結(jié)晶形成機(jī)制，在具有預(yù)回復(fù)的雙斜率工藝下，沖壓用鋼再結(jié)晶退火后對(duì)沖壓有利的γ 纖維織構(gòu)會(huì)增強(qiáng)，其主要原因是由于預(yù)回復(fù)降低了形變儲(chǔ)能，抑制其他取向晶粒的形成和長(zhǎng)大，促進(jìn)了再結(jié)晶γ 取向晶粒的擇優(yōu)生長(zhǎng)。

退火后按國(guó)標(biāo)加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在UTM5105萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)；制成金相試樣在Axiovert.A1 蔡司顯微鏡下進(jìn)行金相觀察；利用Mo 靶X 射線衍射儀測(cè)出不完整極圖，由此計(jì)算取向分布函數(shù)（ODF），進(jìn)行織構(gòu)分析。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 退火工藝對(duì)DQ 級(jí)深沖板性能的影響

本試驗(yàn)共挑選了2 卷熱軋樣，分別編號(hào)為1、2 號(hào)樣，經(jīng)70%的冷軋變形后，采用如圖1 所示的3 種不同退火溫度，退火后的力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)如表3 所示。

表3 退火溫度對(duì)各項(xiàng)性能影響

通過(guò)表3 可以發(fā)現(xiàn)，加熱到700 ℃保溫試樣時(shí)，鋼板強(qiáng)度較低。 表中r值是深沖性能的重要指標(biāo)［1-4］，r值越大，深沖性能越好。 從表3 可見(jiàn)，當(dāng)退火溫度700 ℃時(shí)，r值平均達(dá)到1.82，因此可推斷出，退火溫度在700 ℃時(shí)，冷軋板的成形性能比較優(yōu)良。

2.2 退火工藝對(duì)DQ 級(jí)深沖板組織的影響

經(jīng)不同溫度退火后，各鋼板的橫截面、縱截面以及軋制面的SEM 形貌見(jiàn)圖2～4。 由圖2～4 可知，3 種退火工藝下的鋼板組織都以餅形鐵素體為主，其中退火溫度700 ℃時(shí)晶粒大小最均勻，這對(duì)材料的成形性能是有利的。

圖2 退火溫度690 ℃的金相組織

圖3 退火溫度700 ℃的金相組織

圖4 退火溫度710 ℃的金相組織

2.3 退火工藝對(duì)DQ 級(jí)深沖板織構(gòu)的影響

由于r值與鋼板的織構(gòu)有密切的關(guān)系［4］，因此，在冷軋壓下量（70%）一定的條件下，對(duì)這3 種退火溫度下的退火試樣分別進(jìn)行了織構(gòu)分析，其Φ2＝45°的取向分布函數(shù)（ODF）如圖5 所示。 從圖5 可以看出，當(dāng)退火溫度690 ℃時(shí)，旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)和高斯織構(gòu)較多；當(dāng)退火溫度700 ℃時(shí)，γ 纖維織構(gòu)大幅增強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)近乎消失；退火溫度710 ℃時(shí)，γ 纖維織構(gòu)反而減弱，并且又出現(xiàn)了一定量的旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)。

出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要由于隨退火溫度升高，低碳沖壓用鋼鐵素體晶粒尺寸逐漸長(zhǎng)大，冷軋態(tài)遺留下來(lái)的｛001｝＜110 ＞織構(gòu)均有不同程度地減弱，冷軋織構(gòu)｛112｝＜110＞經(jīng)退火后均轉(zhuǎn)變?yōu)椋?11｝＜112＞，｛111｝＜110＞退火織構(gòu)，其中｛111｝∥ND 和｛110｝∥ND 兩織構(gòu)組分發(fā)展較快，而其余織構(gòu)組分相對(duì)較慢，故γ 纖維織構(gòu)增強(qiáng)。 當(dāng)退火溫度進(jìn)一步增加時(shí)，各織構(gòu)發(fā)展均較快，易產(chǎn)生隨機(jī)織構(gòu)，降低r值。

塑性應(yīng)變比r值主要受織構(gòu)的影響，從織構(gòu)分析來(lái)看，在冷軋壓下量一定時(shí)，退火溫度700 ℃時(shí)，γ 纖維織構(gòu)強(qiáng)度較大，這與力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果一致。

圖5 退火溫度對(duì)織構(gòu)的影響

3 結(jié) 論

1） 基于CSP 熱軋板生產(chǎn)的DQ 級(jí)冷軋板總變形量70%時(shí)，在不同溫度下退火，當(dāng)退火溫度為700 ℃時(shí)，其顯微組織以餅形鐵素體為主，晶粒較為均勻，綜合性能較為理想。

2） 退火溫度為700 ℃時(shí)，DQ 級(jí)冷軋板γ 纖維織構(gòu)大幅增強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)近乎消失，r值大幅提高，此溫度下冷軋板的成形性最佳。