低碳冷轧钢板成形性能应用

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加B DC01成形性能分析
◇ B对力学性能的影响 取加B 的DC01与普通的进行单轴拉伸试验对比分析
加B DC01与普通的进行单轴拉伸试验对比
样品情况 取样方向 ° 0 普通DC01 45 90 Rm N/mm2 325 336 325 Rp0.2 N/mm2 170 186 182 A 80mm % 41.0 37.0 38.5 r10-15% 1.50 1.40 1.75
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降低碳含量，严格控制低温卷曲，可以减少组织中游离渗碳体的 含量，分布形态为弥散分布，有利于冲压成形。
渗碳体的数量影响抗拉强度。随着钢板中析出的渗碳体颗粒度减 小，单位面积颗粒数增加，钢板的抗拉强度升高。随着渗碳体数量增 多，铁索体晶粒变得极不均匀，晶粒形状也极不规则，晶界扭曲严重 ，强度提高明显。 渗碳体的形态，影响断后伸长率.当钢板显微组织中渗碳体的析出 形态呈链状分布、半网状分布、甚至网状分布时，试样拉伸时过早的 沿渗碳体形成裂纹并扩展，导致延伸率降低，其断口形貌为渗碳体孔 坑与细小韧窝的混合型，延伸率高的试样断口形貌为细小均匀韧窝型
0
加B DC01 45 90
334
333 334
195
197 196
38.5
38.0 38.0
1.15
0.8 1.25
结果表明：加B钢的力学性能远低于普通DC01。
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加B DC01成形性能分析
◇ B对力学性能的影响 从断口表面看，加B钢的变形不 均匀。对两个断口进行扫描电镜 分析，断口形貌上看，普通 DC01断口形貌为细小的韧窝断 口，加B钢为断裂的韧窝断口。
碳含量对DC01 r值的影响
随着碳含量的升高，r值 逐渐降低，每增加0.01%C,r 值降低0.1。C含量对r值的弱 化作用小于Als对r值的强化作 用。通过合理的配比C及Als 含量用现有的DC01成分生产 性能满足DC03的退火板是可 行的。
C与r值的关系
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显微组织对DC01成形性能影响
目录
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◇ ◇
Als对DC01 r值的影响 Als对DC01织构值的影响
r值的影响
二、试 验 内 容
◇ 碳含量对DC01
◇ 显微组织对DC01成形性能影响
渗碳体的形貌分布及尺寸分析 铁素体晶粒度、饼形度分析
◇
加B DC01成形性能分析
B对力学性能的影响 B对金相组织的影响 B对成形性能的影响
8 7 6 5
Als=0.018% Als=0.045% Als=0.030%
phi1=0° phi2=45°
f(g)
4 3 2 1 0 0 10 20 30 40
r=1.45 r=2.00 r=1.70
phi
50
60
70
80
90
不同Als值的DC01退火板 沿α取向线上取向密度变化
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Als与r值的关系
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Als对DC01织构值的影响
{001}<110> {114}<110> {223}<110> {111}<110> {332}<110> {331}<110> {113}<110> {112}<110> {110}<110>
Als含量低的DC01织 构中（001）<110>、 {223}<110>有害织构偏多 ，显微结构中不利于成形性 能的（001）<110>、 {223}<110>构偏多解释了 Als含量低导致r值的原因。
拉伸试样断口表面
普通DC01断口
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加B DC01断口
◇ B对金相组织的影响 加B钢与普通 DC01金相组织均 为铁素体+游离渗 碳体。 加B钢的铁素体 为等轴晶。
普通DC01显微组织 加B DC01 显微组织
经扫描电镜分析，加B DC01沿晶界 存在微裂纹，这将影响其成形性能。
加B DC01沿晶界微裂纹
◇
提高DCO1性能改进方案
◇
模拟成形性能试验结果
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Als对DC01 r值的影响
随着Als含量的升高，r值显 著提高，每增加0.01%Als, r值 提高0.15。Als含量与r值相关 性较强，其线性回归公式为 r=1.27406+14.7173×Als%
目前DC03 的 r值水平是2.0 ，为了提高DC01成形性能， 合理Als目标含量应是0.040% 以上。
唐 钢
唐钢低碳冷轧钢板成形性能研究与应用
唐钢技术中心 2014.11
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目录
CONTENTS
课题立项背景和意义 试验内容
2 3
关键技术及创新点
存在问题与不足 知识产权
26
27 28
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一、课题立项背景和意义
低碳冷轧钢板中酸溶铝含量、碳含量、晶粒 尺寸形态、碳化物析出数量、形态分布，是影响 钢板成形性能的关键因素，实验室通过定量分析 影响因素与成形性能关系， 提出DC01碳含量、 酸溶铝含量合理控制范围，改善显微组织结构， 使DC01产品成形性能达到或接近DC03水平，满 足客户冲压成形要求，具有实际研究应用价值。
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加B DC01成形性能分析
◇ B对成形性能的影响
加硼DC01拉深试件
未加硼DC01拉深试件
对加硼和未加硼DC01进行筒形件拉深试验
加硼DC01试验结果：拉深试件底部边缘破裂，未完成筒形件拉深； 未加硼DC01试验结果：完成筒形件拉深。 说明加硼DC01成形性能变差。因此，加硼DC01不能用于深冲用。
开裂DC01 游离渗碳体尺寸4.67微米
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开裂DC01游离渗碳体面积比1.85%
显微组织对DC01成形性能影响
◇ 渗碳体的形貌分布及尺寸分析
正常DC01 游离渗碳体尺寸3.37微米
正常 DC01游离渗碳体面积比1.02%
冷轧板生产过程中形成的第二相粒子以渗碳体M3C最多，占总 重量的0.1-0.5％；其次为AIN和硫化物夹杂，分别占0.019％和 0.018％；氧化物夹杂含量最低，仅占0．00143％。钢中渗碳体含 量约为氧化夹杂总量的350倍，由此渗碳体对钢板性能影响更大。
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薄板晶粒的大小对塑性影响很大，晶粒过大，则塑性降低，在冲 压成形时，不仅容易产生破裂，而且制件表面还容易产生粗糙的桔皮 ，对后续的抛光、电镀、涂漆等工序带来不利影响；晶粒过细，则钢 板强度高，塑性降低，回弹现象增加。因此，薄板的晶粒大小应适中 ，复杂拉深用的冷轧薄钢板，晶粒度为6～8级。
渗碳体含量低的断口
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渗碳体含量高的断口
显微组织对DC01成形性能影响
◇ 铁素体晶粒度、饼形度分析
冲压正常DC01显微组织 晶粒度为Ⅲ6.0级，饼形度为3.0-6.5
冲压开裂DC01显微组织 晶粒度为Ⅱ9.0级，饼形度为2.6-3.2.
金相组织表明：二者组织均为铁素体+游离渗碳体，冲压正常DC01 铁素体晶粒度为Ⅲ6.0级，饼形度为3.0-6.5，冲压开裂铁素体晶粒 度为Ⅱ9.0级，饼形度为2.6-3.2.
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显微组织对DC01成形性能影响
DC01组织中的渗碳体来自于热轧组织中的珠光体和部分铁素体晶 界上的三次渗碳体。冷轧时，它们部分被破碎并随基体流动，同时也改 变了原来的分布形态。退火过程中，随着退火温度的升高，渗碳体逐渐 溶解(但不可能全部溶解)，退火后冷却时，又发生渗碳体的析出。资料 表明，钢板中碳含量的变化直接影响渗碳体的尺寸、数量。随着钢板中 碳含量的增加，单位面积渗碳体数量增多，平均尺寸减小。 在碳含量一定的条件下，退火前(冷轧后)的渗碳体尺寸和数量与热 轧状态组织中渗碳体的大小分布密切相关。如果卷取温度过高，渗碳体 容易在晶界析出，而且较为粗大，若热轧后的渗碳体以细珠光体形态分 布，则冷轧后的渗碳体数量多，平均尺寸小；反之，若热轧状态的渗碳 体以块状(或退火珠光体)存在，则冷轧后渗碳体数量少，平均尺寸大。 因此一定要控制低温卷曲。
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Hale Waihona Puke Baidu
改进后力学性能
改进后试验钢的力学性能 牌号 取样 方向 0 DC01改前 45 90 Rm N/mm2 316 333 317 Rp0.2 N/mm2 195 206 200 A80mm % 41.5 37.0 42.0 n5~15% 0.21 0.20 0.20 r15% 1.45 1.05 1.70 1.3125 0.525 r平均值 △r
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提高DCO1性能改进方案
1. C含量0.03-0.04%，提高断后伸长率和手测r值。 2. 现生产工艺下Als控制在0.040%以上。 3. 提高晶粒尺寸。
◇ 改进后成分
C（%） 0.033 Mn（%） 0.16 S（%） 0.004 P （% ） 0.011 Si（%） 0.021 Als（%） 0.040
唐钢目前DC03力学性能 规格 (mm) 1.6 取样 方向 横向 Rm N/mm2 291 RP0.2 N/mm2 173 A80mm % 43.0 r平均值 1.98
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改进后金相组织
铁素体+游离渗碳体 100×
铁素体+游离渗碳体 500×
改进后金相组织为铁素体和游离渗碳体，铁素体晶粒度为7.0级， 饼形度为2.0-3.0，组织中渗碳体的含量为1.05%。
具有饼形晶粒的板材，其冲压性能比具有等轴晶粒的好得多。罩 式退火加热速度缓慢，有利于冷轧钢板中细小的AlN粒子在退火过程中 沿轧制方向弥散析出，阻碍了铁素体晶粒在板厚方向上的生长．使成 品板形成“饼型”晶粒组织。较低的热轧卷取温度得到冷轧退火组织 为明显的饼形晶粒组织，从而得到较强的{111}织构。这是因为低温卷 取，高的冷却速率使AlN粒子在冷却过程中来不及析出，并在热轧板中 保持固溶状态，在罩式退火缓慢升温过程中AlN在亚晶界上细小析出， 使{111}晶核消除受限的{100}亚晶而长大，得到较大的饼形晶粒”，从 而得到较强的｛111}织构，有利于钢板的深冲性能。资料显示，AlN在 800℃开始析出，600℃下几乎不析出，因此对罩式退火工艺，热轧卷 取温度应低于600℃。
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改进后模拟成形性能试验结果
◇ 成形试验项目 包括锥杯试验、拉深试验、凸耳试验、杯突试验和成形极限图FLD
改进前后成形性能对比分析
编号 工艺改进前DC01 工艺改进后DC01
锥杯值 mm 57.51 54.36
极限拉深比 % 2.165 2.190
凸耳率 % 5.4 6.1
杯突值 mm 10.123 11.093
0
DC01改后 45 90
291
301 295
163
170 164
44.0
40.5 43.5
0.23
0.22 0.23
1.55
1.25 2.10 1.5375 0.575
改进后横向r值可达2.10，接近DC03的水平。
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唐钢目前DC03力学性能
统计今年6月份至11月份生产的8卷1.6mm的DC03,性能平均值见 下表：
工艺改进前DC01成形极限图
工艺改进后DC01成形极限图
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锥杯试样
成形试验
拉深试样
凸耳试样
成形极限图试样
杯突试样
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成形性能试验结果分析
1、锥杯试验：评估指标为锥杯值CCV，锥杯值越小，板材的拉胀性能 越好。工艺改进前、后DC01的锥杯值分别为57.51、54.36。工艺改进 后DC01拉胀性能优于工艺改进前DC01拉胀性能。 2、拉深试验的评价指标为极限拉深比LDR.，LDR越大说明板材的拉 深性能越好。工艺改进前、后DC01极限拉深比的试验结果分别是2.165 、2.190，工艺改进前后DC01拉深性能稍有提高。 3、杯突试验：评价指标指标为杯突值，用 表示，杯突值越大，胀形性 能越好。 工艺改进前后DC01平均杯突值分别为10.123、11.093，胀形 性能提高。 4、凸耳试验：评价指标为凸耳率e，凸耳率越小，板材的各向异性越 小，成形质量越好。工艺改进前、后DC01的凸耳率分别为5.4%和6.1% ，工艺改进后板料各向异性增加。 5、成形极限图：改进前平面应变点为0.254,改进后DC01平面应变点为 0.263，改进后平面应变点提高。成形极限图右侧为拉拉状态，工艺改 进后极限应变值提高。成形极限图左侧为拉压状态，工艺改进后极限 应变值提高。
为了分析显微组织对成形性能影响分别取DC01冲压开裂、冲 压合格（试样照片见下图 ）进行渗碳体含量形貌数量，铁素体晶粒 度饼形度分析评价。
DC01 冲压开裂
DC01 冲压合格
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显微组织对DC01成形性能影响
◇ 渗碳体的形貌分布及尺寸分析
扫描电镜结果表明：开裂DC01组织中的游离渗碳体尺寸大的为 4.67微米，面积比1.85%，呈分散性无规律分布于晶内、晶界， 且有聚集现象。不利于冲压成形。冲压正常DC01组织中的游离 渗碳体尺寸较大的为3.37微米，面积比1.02%，沿晶界密排分布 ，有明显的方向性。