超低碳烘烤硬化钢各向异性的冶金因素探讨.pdf

7 0 宝钢 技 术 2 0 0 6年第 2期 超低碳烘烤硬化钢 各向异性的冶金因素探讨 班 必 俊 宝钢分公 司 制造管理部 ， 上海2 0 0 9 4 1 摘要 烘烤硬 化铜主要 用于冲压轿 车外板 ， 如 果各 向异性值 △ r 值 较大会使冲压后在部件 变形激烈 的地 方产 生凹凸不平、 “ 制耳 ” 现 象和“ 壁 裂” 问题 ， 影响冲压后外板的视觉 美观和材料 的可加 工性通 过采取添 加 _ r ； 、 N I 、 B ， 提高热轧冷却速度和急冷， 以及加大冷轧变形量等一系列措施， 有效地控制热轧的晶粒度和成品材 料{ l l 1 织构， 从而大幅度减少各向异性值， 有利于轿车外板用超低碳烘烤硬化钢 中压加工和外板表面形状 精 度 的控 制 关键词 各 向异性值 ； 晶粒度 ； 织构 中图分类号 T ； 1 4 2 ． 1 文献标识码 B文章 编号 l 0 0 8 0 7 l 6 2 0 0 6 0 2 0 0 7 0 0 3 A Di s c u s s i o n o f M e t a l l ur g i c a l Fa c t o r s f o r An i s o t r o py o f Ex t r a． Lo w Ca r b o n BH St e e l Ban Ma n u f a c t u r i n g Ma n a g e me n t De p a r t me n t ． Bij u n B a o s t e e l B r a n c h ，S h a n g h a i 2 0 0 9 4 1 ， C h i n a Ab s t r a c t B a k e h a r d e n i n g B H s t e e l i s ma i n l y u s e d a s o u t e r p a n e l s f o r a u t o mo b i l e s ．I f A r v a l u e v a l u e o f a n i s o t r o p ． i s h i g h e r ．w l ’i n k l e s a n d wa l l b r e a k s wo u l d o e e u l’ i n f u r i o u s d i s t o r t i o n a r e a s ．w h i e h ma i n l y c a u s e d b y h i g h e a r r i ng r a t i o． r h i s wo u h l a ff ec t t h e f o r ma b i l i t v a n t i a pp e a r a nc e o f o u t e r p a ne l s ． By a d di n g s o me c h e mi e a l e l e me nt s， S lit I t a s l 、i ．Nb an d B．a n d s pe e 1 i ng u p t h e c o o l i n g 1 u r i ng h o t r o l l i n g 1 r o e e s s a s we l l a s r a i s i n g e o l d l o i l i n g d e for ma t i o n r a t i o，gr ai n s i z e o t h o t r o l l e d pl at e s a nd t h e ； 1 1 1 t e x t ur e o f e o hl r o l l e d p l a t e s c a n b e c on t r o l l e d ，wh i ch wo u l d J h、 i o u s 1 r e d uc e t h e Ar、 a l ue．r e s ul t i n g i n e x c e l l e n t dr a wi ng pr o ‘ e s s a bi l i t y a n d hi g h s h a p i n g p r e e i s i o n o f BH s t e e l us e d a s a ut o mo b i l e o ut e r pa ne l s ． Ke y wo r ds Arg l a i n s i z et e x t m’ e 0前 言 烘烤硬化钢 B H 具有优 良的加 J 二 性和最终 的抗凹陷性 ， 广泛应用 于轿车外板 轿车外板要 求一定的美观 ， 外板冲 后不平坦影响视觉美观 ， 在部件变形激烈的地 办， 容易产生几 十到几百微 米的凹凸／ f 平 ， 产生凹凸不平的因素很多 ， 本文重 点提出的足各 向异性值 由于 △ r 值越高平面变 形差越大 ， 残留应力就越大 ， 也就越容易产生该 问 题 ； A r 值存在在冲压后产生的“ 制耳” 现象 ； 同时 容易产生“ 壁裂 WB ” 问题 。因此轿车用户特别 是 同系轿车要求供轿车外板的材料 △ r 值 几标在 0 ． 3以下 ， 由于用一般工 艺生产 的 B H钢 △ r 值 基本在 0 ． 6左右， 普遍较 高， 尚不能满足用户的要 班 必俊 f■ I 1 9 6 3 1 9 8 6年毕业于华 东冶金学院 脱从 事 品没计J 竹 l 乜I 2 6 6 4 5 5 6 9 求。为此通过控制热轧的晶粒度 和冷轧的织构， 实现 B H的 △ r 值的最小化 ， 本文主要 阐述 以超低 碳钢为基体的 B H钢的成分 、 热轧 、 冷轧工艺上对 △ r 值的影响冶金因素 ， 使 B H钢的 △ r 值达到了用 户的f i 标值。 l 试 验 方法 研究材料取 自大生产 ， 通过转炉 、 连铸生产出 板坯 ， 成分如表 1所示 B H A 和 B H B材 料化 学成 分 Ta bl e 1 h e l ni e a l c o mp o s i t i on o f s t e e l s BH A a l l 1 BH B ％ 维普资讯 班必俊超低碳烘烤硬化钢各 向异性的冶金因素探讨 7 1 板坯经再加热 、 粗轧 、 精轧成热轧卷。热轧主 要工艺为 终轧温度为 9 2 0 ％ ； 卷取 温度为 6 0 0～ 7 5 0 ％ 。五机架冷轧后通过连续退火生产出成品 ， 冷轧成品厚度为 0 ． 8 mm； 退火温度为 8 0 0 ％ 。 冲杯试验条件 试验 片大小 4, 6 0 mm； 冲头尺 寸为 4 , 3 2 2 4 mm； 冲压压力 1 0 P a 。 △ r 值计算公式 A r r n r 9 0 2 r 4 ／ 2 2结果 及分 析 △ r 值越高， “ 制耳” 就越高 ， 有效 冲压深度就 越小 ， 同时 △ r 值越高越影响部件表面的凹凸不平 程度 ， WB也越容易发生。 { 1 1 0} 0 0 1 织 构 越 强 ， △ r值 越 高 ， 接 近 { 1 1 1 } A r 值越小 。 2 ． 1 化学成分对 A t “ 值 的影响 一 般超低碳钢 S U L C 的 △ r 值普遍较高 ， 原 因之一是钢质纯净 ， 析 出物较少， 热轧板的晶粒度 不足够细造成 的。为了减小 晶粒 ， 需要添加一定 量的合金 ， 以产生碳化物阻止晶粒的长大。特别 是添加 T i 、 N b 、 B固定 c、 N元素 ， 形成化合物沉 淀 ， 抑制热轧晶粒长大。 1 硼 由于B的加入 ， 析 出相细小 ， 使得 晶 粒细小均匀 ， 从而使 △ r 值减小。随着 B添加量 的增多 ， B会形成细小的 F e ， C B ， 抑制 晶粒 的 成长 。如图 1所示 ， 随着 B的提高 △ r 降低。 B e／ x1 0 ％ 图 1 B对 △ r 值 的影响 Fi g ．1 Ef f e c t o f B o n Ar v a l u e 2 铌 、 钛 由于 T i 和 C、 N形成析出相 ， 在热 轧过程中析出相能抑制 晶粒的长大。随着 T i 的 增加 A r值下降。同样加入少量的 N b可得 到较 强的 { 1 1 1 } 1 1 0 和较弱 的 { 1 1 0 } 0 0 1 ， 少量 的 N b可明显细化热轧板 晶粒大小 ， 从而有利于减少 △ r 。为了说 明沉淀强 化状态 ， 在 电子显微镜下检 验萃取腹膜试样 ， 检测析出情况 ， 从表 2的图中可 见 ， 晶界处存在着细小的氮碳 化铌和氮化钛的析 出相 ， 抑制晶粒长大。 表 2 析出物的微观照片和析出物成分分析 T a b l e 2 T EM i ma g e a n d t h e EDS c o mp o s i t i o n a n a l y s i s o f t h e p r e c i p i t a t e 分类 析出物微观照片 析 【{ | 物成分分析 2 0 15 Nb化 ．荤 1o 溉一 Jjl ， ⋯ 。 5 合物 一 n 6 8 I ⋯0 E n e r g y ／ k e Y T i 化 1 0 0 一 Ti i { c 苜 ．忉 0u 。 』＼ 2 4 6 8 E n e r g y ／ k e Y 2 ． 2 热轧工艺对 △ ， 值的影响 终轧温度的控制在 A r 3相变点以上 。终轧后 立即进行快速冷却 ， 使热轧板的晶粒细化 ， 从而使 冷轧后 的再结晶时的 { 1 1 1 } 成核数增加 以及促进 N b C的析出。 2 ． 2 ． 1 层 流冷却 的影响 终轧后马上进行冷却 ， 再进行缓冷 ， 加快冷却 速率使 N h的溶度过饱和 ， 随后 的析出过程中形 核密度增大， 使得热轧板晶粒尺寸进一步细化 ， 细 化的晶粒有利于减小 △ r 值 图 2 。 维普资讯 7 2 宝钢技术 2 0 0 6年第 2期 。 ＼ 晶粒度 图 2热 轧板 晶粒度 和 A r 值 的 关 系 Fi g ． 2 Re l a t i o n s h i p b e t we e n Ar v a l u e a n d g r ai n s i z e o f ho t r o l l e d p l a t e s 2 ． 2 ． 2 卷取温度的影响 随着卷取温度的提高 ， 热轧板晶粒粗大化 ， 冷 轧原板的晶粒尺寸较大地影响冷轧和退火后 的织 构。晶粒粗大热轧板 ， 存在着高斯织构 ， 反之卷取 温度降 低 ， 热 轧 板 晶粒 尺寸 变 小 ， 钢 板 { l l l } 1 1 0 强化。从而 △ r 变小 。从图 2 ， 3可见 ， 随着 晶粒粗大 △ r 值增大 ， 卷取温度的提高 △ r 值升高， 所以， 在热轧卷取 阶段尽量降低卷取温度。 一一一 ／ ／ ／ - ,- ／ 图 3 卷取 温度 对 △ r 的影 响 Fi g． 3 Ef f e c t o f c oi l i n g t e mp e r a t ur e o n Ar v al u e 2 ． 3 冷轧工艺对 △ r 值的影响 2 ． 3 ． 1 变形 量 的影响 变形量越大 ， △ r越小。变形量 大 于 7 0 ％ 时 { 1 1 1 } 1 1 2 不 太稳定 ， 同时伴 随着 { 1 1 0} 0 0 1 取 向的存在 ， 当变 形量 更 大时 ， { 5 5 4} 2 2 5向 { 1 1 1 } 1 1 2 转 动， 继而形成 { 1 1 1 } 1 1 0 的织构。 另外冷轧的轧制织构的有利部分随着热轧晶粒尺 寸的减小而增强。从 图 4可见变形量增加 △ r 减 小 。 2 ． 3 ． 2退 火温度 的影 响 初期 的再结晶包括形核 和长大 ， 晶粒取 向为 纤维 { 1 1 1 } ／ ／ N D， 并取代了形变 织构 ， 这种织 构在再结晶后期被其它织构所 削弱， 所以退 火温 度越低 ， △ r 越小。 、 50 60 70 80 90 变形量／ ％ 图 4冷轧 变形 率对 A r 影响 Fi g． 4 Ef f e c t o f de f o r ma t i o n r a t e c o l d r o l l i n g o n A r v a l u e 3 新工艺实施前后的冲杯制耳比较 在 N bT i B H钢的老工艺基础上， 也就是 在表 1中 B HA的基础， 提高了 B的含量 ， 即 B H B， 同时降低卷取温度 、 提高层流冷却 的冷却速 率 、 加大变形量等所生产的新工艺产 品， 通过冲杯 试验 ， 测 出冲杯“ 制耳” 数据绘制图 5所示的新老 工艺的“ 制耳” 情况对 比。通过图 5的量化值可见 △ r 值较高者冲杯后“ 制耳” 高度较高 。 沿轧制方 向的角度／ 。 图 5 不 同工 艺的 冲杯制 耳 对比 Fi g ． 5 Co mp a r i s o n o f e a r r i n g b e t we e n dif f er e nt c up p i n g pr o c e s s e s 4结语 1 B的添加使得 晶粒细化 ， 从而使 △ r 值减 小 。 2 加大冷却速率有利于 △ r 值 的减小。 3 随着卷取温度 的降低 △ r 值也降低。 4 变形量对 △ r 值影响较大， 较大的变形量 是有利的。 编 辑刘 宏娟 收稿 日期 2 0 0 5～ 0 6～1 5 改稿 日期 2 0 0 5～1 2～2 7 维普资讯