微合金化超深冲IF钢生产技术及发展.pdf

微合金化超深冲( I F ) 钢生产技术及发展张鹏( 1 ．四川省川威集体有限公司四川威远6 1 0 1 0 0 )摘要本文较全面地介绍了I F 钢的生产技术分别介绍了I F 钢的成分设计思想，徽合金元素的控制要求热轧工艺及热轧润滑技术，一次冷轧技术及二次玲轧技术，罩式退火工艺；介绍了I F 钢生产在基础理论方面的进展，以及I F 钢生产中存在的二次加工脆性、性能稳定性和性能分散度较差同题．井对I F 钢生产前景进行了展望 关键诃I F 钢冶炼轧制退火技术0 前言微合金化超深冲( I F ) 钢也称为无间隙原子钢( I n t e r s t i t i a la t o mf r e es t e e l ) 通常钢中添加元素的原子以两种方式溶人钢的晶格点阵中，一种方式是一个原子替代一个铁原子直接进入，这种方式进入的原子叫替代原子，另一种方式是替代一个碳原子，进人铁原子之问的间隙，这种方式进人的原子叫间隙原子间隙原子必须比铁原子体积小，因此他们在铁原子之间比较易移动，同时在钢中铁原子分布有较多的晶格缺陷——位错，问隙原子较易集中在这些位置当钢加工发生变形时，铁原子会由于应力的作用发生位移．同时位错也会发生运动。

如果位错处有间隙原子就需要很大的能量才会发生位错移动，与没有间隙原子处的位错运动相比，变形较小，造成不均匀变形，使钢的塑性降低【1 ．2 J 由于I F 钢，没有间隙原子，因此具有优异的深冲性能和非时效性，在以汽车( 尤其是轿车) 工业为代表的现代工业中得到了大量的应用，目前主要用于汽车极深冲级( E D D Q ) 和超深冲级( s E D Q Q ) 冲压件( 轿车覆盖件) 的生产，要求钢板性能高度稳定，性能参数分散度小，屈强比低，r 值及n 值高I F 钢优异的深冲性能主要来源于其具有( 1 i i ) 织构[ 3 ^ ] 2 0 世纪9 0 年代以来，随着冶金生产技术的进步和汽车工业的发展，I F 钢得到了迅速发展以I F 钢为基础发展起来的深冲热镀锌I F 钢板、深冲高强度烘烤硬化板等系列，已形成了第三代汽车冲压钢板I F 钢的生产已经成为一个国家汽车钢板的标志，降低生产成本并开发出物美价廉的品种是目前I F 钢研究和生产的趋势[ 5 ·6 ，7 | 1I F 钢的生产工艺要点：I F 钢的生产工艺流程为转炉冶炼——R H 真空脱气——连铸——热轧——冷轧——退火——平整生产过程的每一步工序，都对I F 钢的性能产生影响。

为了获得优异的深冲性能，应特别掌握下列三个关键因素：( i ) 发展强的( 1 i 1 ) 退火织构，以获得高的深冲性能 2 ) 获得足够粗大的均匀的铁素体晶粒，以获得低的d ／％和高的加工硬化指数( n ) 3 ) 控制第二相粒子( 碳、氮化物) 的析出，以控制时效效应，改善塑性因此．I F 钢的生产应命中非时效性；强的( 1 I I ) 织构；较粗大的铁素体晶粒这三个目标冶炼中应尽可能降低C 、N 及非金属夹杂( O 、S 、P ) 的含量，纯洁钢质，一般要求c ≤5 0 x 1 0 一，N ≤3 0 x 1 0 ～，应加入适量的T i 和N b ；热轧宜采用较低的加热温度，略大于A t 3 的终轧温度，终轧后快速冷却和高温卷取；冷轧压下率要大；采用尽可能高的退火温度E s ] 2I F 钢的生产技术2 ．1 冶炼技术2 4 8 ——作为I F 钢成分设计的基本思想是将钢中间隙固溶的C 、N 原子完全清除为获得I F 钢成品钢材的高延展性、高r 值以及优良的表面性能，要求钢中碳、氮、全氧及夹杂物的含量尽可能低大量研究表明：I F 钢中的碳氮含量和微合金元素含量对钢的性能有至关重要的影响，现在先进的炼钢工艺已把钢中的碳氮含量降低到0 ．0 0 0 3 ％以下。

通过热力学分析和对析出物的T E M 分析表明，由于碳硫析出物的存在．s 在固定C原子方面起到了积极的作用．据此，保持钢中适度的S ／C 比，可充分发挥s 的作用，以形成有利的固定C 的产物E 9 A o ] 1 ) 转炉冶炼转炉冶炼具有生产产量大、生产效率高、产品质量稳定且成分控制水平高、生产成本低等特点．完全可以满足I F 钢冶炼要求．同时可以降低生产成本 2 ) 炉外精炼技术L “，”1炉外精炼是近年来发展和普及的一项冶炼新技术，通过该技术，可以使钢中的有害元素及夹杂得以控制和去除．提高钢的纯净度，确保钢中的成分得到有效控制研究表明，I F 钢冷轧板表面缺陷是由夹杂物引起的，夹杂物为S i 0 2 、A b 0 3 、M g O 、N a z O 、K 2 0 系的复杂氧化物，其来源很可能是中问包覆盖渣与浸人式水口内堵塞物的结合物在轧制过程中，夹杂物的脆性部分被碾碎，呈颗粒状零散分布；塑性部分被碾平，不均匀地分布在铁基体表面上所以，炉外精炼技术对于I F 钢来说是必需的 3 ) 严格控制台金元素含量[ 1 3 , 1 4 , 1 5 ]I F 钢的碳氮含量很低，通常在钢中加人的合金元素主要为T i 和N b ，T i 和N b 与碳氮结合成碳氮化物。

以第二相粒子的形式析出，使钢成为无间隙原子原子状态，使钢的深冲性能得以提高但如果钢中的合金元素过多，不仅增加成本而且还使固溶的钛( 或铌) 量增多再结晶温度升高，对产品的性能和表面质量不利因此冶炼时应注意适当控制合金元素的添加量，对于加钛I F 钢，过剩钛含量以0 ．0 2 —0 ．0 4 ％为宜；N b + T i复合处理的I F 钢过剩铌以 ／／R D 、{ 1 0 0 } ／／N D 、 ／／R D 组分之间；退火时 ／／R D 组分一部分转化为{ 1 1 1 } ／A N D ，一部分转化为 ／／R D ②建立了I F 钢退火过程中再结晶织构演变的 M o n t eC a r l o 模型，得到了I F 钢退火过程中形核和长大的机制为定向形核——选择长大③利用B P 神经网络算法，开发了A N N 学习预测系统，用于I F 钢大生产产品性能的预测．达到了较高的预测精度④研究了 I F 钢的静态再结晶行为，得到了铁素体静态再结晶激活能为Q 1 7 3 k j ／m o l ⑤研究了I F 钢在，一r 相变过程中取向对应关系，结果表明：n + 7 两相区加热过程中，7 纤维铁素体晶粒向奥氏体转变较慢，在卜a 转变中新旧相的晶粒取向有确定的对应关系，并提出了说聪取向对应关系的转变模型。

⑥研究了I F 钢表面形貌及组织的变化规律．探讨了超低碳钢韧性断裂中内部孔洞形成机理，并指出超低碳钢中的微孔洞不——2 5 0 ——是主要由夹杂物或第二相粒子产生，而是因为位错的滑移、集聚，在原有损伤处形成⑦研究了I F 钢的再结晶行为”，研究了“无间隙原子钢的沉淀与固溶行为”⑧研究了“I F 钢冷轧和退火过程中i 儿1 l 和{ 1 1 1 } 织构的形成研究”肄, 0 2 s , 2 9 , 3 0 14 存在的问题4 ．1I F 钢的二次加工脆性问题二次加工脆性是钢板冲压成型后，工件在冲击应力的作用下抵抗开裂的能力I F 钢二次加工脆性产生是因为I F 钢中由于碳氮被固定，晶界清洁，P 有偏析的倾向，由于I F 钢晶界上没有固定的碳和氮因而晶界强度极低，极易产生断裂，尤其是在冷加工后这种趋势更加强烈为解决I F 钢= 次加工脆性，提高I F 钢性能，已有多方面的研究，但至今仍然未解决旧“4 ．2I F 钢的性能稳定性和性能分散度问题I F 钢作为深冲级和超深冲级冲压件的原料，主要用于冲制形状特别复杂及拉深系数大的冲压件生产，要求冲压用板料各处的性能均匀，且通常冲压工艺及冲模不会经常修改，因此要求I F 钢的性能稳定。

目前，我国由于生产I F 钢的冶炼技术、轧制技术、退火工艺还存在一些的问题，生产的I F 钢的性能稳定性和性能分散度都还不够理想M ，7J 5I F 钢生产展望微合金超深冲钢( I F 钢) 与低碳深冲钢板材生产有许多共同的冶金学特点．可充分借鉴低碳深冲钢板材冲压成形性能研究、开发、生产的经验，结合微合金深冲板固有的特点，采用以理论计算和模拟为基础、基础实验为先导、工艺实验为主体、与各种先进分析手段相结合的研究方法以提高I F 钢组织稳定性、减小性能参数分散度、降低屈强比，提高冷轧板材的r 值及n 值为中心，通过合理的成分设计、热轧工艺研究、冷轧工艺研究、退火工艺研究、组织分析、织构分析，以提高微合金化超深冲( I F ) 钢的冲压性能，实现汽车覆盖件材料的国产化参考文献[ 1 ] 刘国勋．金属学原理【M ] ．北京：冶金工业出版社，1 9 8 3[ 2 ] 杨觉先．金属塑性变形物理基础[ M ] ．北京：冶金工业出版社，1 9 8 8[ 3 ] P a r k s W H ，H a g g e r t y CS ，R o c k TR ．I r o na n ds t e e lE n g i n e e r [ J ] ，1 9 9 7 ，7 6 ( 1 0 ) ：3 5【4 J L a n g n e rH ，B l e e kW ，G r e i s e r tC ．M e t a l l u r g i c a la s p e c to ff e r f i t e sh o tr o i l i n g ．I nB l e c kWe d ．P r o e e e d i n 9 3o fI n t e rS y m po nm o d e mL Ca n dU L Cs h e e ts t e e lf o rc o l dF o r m i n g ．A s h e n ：P r o e e S s i n ga n dp r o p e r t i e s [ J ] 1 9 9 8 ．3 0 1[ 5 ] 马鸣图，沙维．材料科学和工程研究进展[ M ] 第一集，机械工业出版社，2 0 0 0 ．9 ：5 9 0[ 6 】马鸣图．我国汽车钢板研究与应用进展．钢铁．2 0 0 1 ，3 6 ( 8 ) ：6 4 —6 8[ 7 】王先进茹铮马衍伟．我国汽车用钢板的现状和研究进展[ J ] ．钢铁，1 9 9 8 ( 1 0 ) ：1 - - 5[ 8 ] 马衍伟，王先进，孔冰玉．宝钢I F 钢生产工艺与改进建议[ J ] ．钢铁1 9 9 8 ，3 3 ( 6 ) ：3 2 - - 3 6[ 9 ] 胡晓军．硫在T 卜I F 钢中的作用[ J ] ．北京科技大学学报．2 0 0 1 ，2 3 ( 3 ) ：2 7 5 - - 2 7 7[ 1 0 ] Y a s h i n a g aN ．P r e c i p i t a t i o nB e h a v i o ro fS u l f i d e si nT i —a d d e dU I t r aL o w —c a r b o nS t e e hi nA u s t e m t e ．1 S I JI n t ，1 9 9 4 。

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