FTSR铁素体区轧制生产SPHE钢的组织与性能

错， 有利于冲压性能的{111}织构较弱， 但各种类型的织构分布相对较均匀；SPHE 热轧板的性能水平：σ0.2 为 220 MPa，σb 为 290 MPa，伸长率 δ 为 37.5%，n 值为 0.20。
关键词：铁素体区轧制； SPHE； 微观组织； 织构； 性能
中图分类号：TG142.1; TG335.5
ferrite rolling (℃)
加热温度 粗轧出口温度 精轧入口温度 终轧温度 卷取温度
1000
950
850～860
802
730
对热轧板分别制取轧制面和纵截面的金相试样，
20
Hot Working Technology 2009, Vol.38, No.24
下半月出版
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
打磨、抛光、侵蚀后在 6XB-PC 型光学显微镜下观察 其组织形貌； 用线切割方法将热轧板制成 0.3mm 厚 的薄片试样， 在砂纸上手工研磨到 50 μm 以下， 再将其冲成若干个 准3 mm 的小圆片，借助电解减 薄器样品夹进行电解抛光减薄， 电解液为 5%的 高氯酸酒精溶液，然后在 JEM-2000X 透射电镜下 进行析出物分析；为了定 量分析钢中 AlN、硫化物 及 Fe3C 等析出物的含量，在北京钢铁研究总院做了 热轧板的化学相分析；此外，还利用 X 射线衍射法测 试了热轧板 1/4 厚度处 的 宏 观 织 构 。 参 照 GB/T 228-2002 和 GB/T 5028-1999 在 CMT4105 电子万 能材料试验机上测定钢板力学性能及其 n 值。
材料热处理技术 Material & Heat Treatment
2009 年 12 月
FTSR 铁素体区轧制生产 SPHE 钢的组织与性能
夏培培 1, 康永林 1, 王 强 2, 梅淑文 2
(1.北京科技大学 材料学院, 北京 100083; 2. 唐山钢铁集团公司技术中心, 河北 唐山 063000)
唐山钢铁股份有限公司的薄板坯连铸连轧生 产线 (FTSR) 采用意大利达涅利的 FTSR 工艺技 术，是国内第一条采用此项技术的薄板坯连铸连 轧生产线[5]， 2005 年曾进行了铁 素体轧制低 碳钢 板的生产实践。 2008 年 9 月，唐钢将 FTSR 线上
收 稿 日 期 :2009-06-09 作 者简介:夏 培 培(1985- ),女,山 东 泰 安 人,硕 士 研 究 生,主 要 从 事
的， 同时相变又是在再结晶奥氏体的基体上发生
的，这两个过程可以大大减弱组织的方向性。最后
发生铁素体再结晶，基本消除了组织的方向性。
2.2 TEM 观察
图 2 为透射电镜下热轧板内部的微观组织，
化学相分析结果见表 3。
(a)
(b)
位错
亚晶
晶界MnS 析出4μm40μm图 1 铁素体区轧制 SPHE 的光学显微组织 Fig.1 Microstructure of SPHE after ferrite rolling
摘 要：采用金相观察、 透射电镜、 化学相分析、 XRD 织构检测及性能测试等手段分析了 FTSR 铁素体区轧
制工艺生产的 SPHE 热轧板的微观组织及力学性能， 探讨了一种生产 SPCE 级深冲用钢冷轧基板的新思路。 研究
结果表明： 热轧态组织为粗大而不均匀的铁素体， 晶粒沿轧向伸长， 组织中有较多细小的析出粒子和高密度位
再结晶， 形核的取向性使钢板最终得到方向性的
组织。与铁素体轧制相比，虽然常规奥氏体轧制的
精轧也是在未再结晶区进行 (指奥氏体未再结晶
区)，但在轧后的冷却过程中却会发生相变和再结
晶两个过程：冷却之前为奥氏体再结晶，冷却之后
为铁素体再结晶。 冷却之前的奥氏体再结晶是在
具有方向性 (沿轧向伸长) 的单相奥氏体上发生
2 实验结果及分析
2.1 SPHE 热轧板显微组织
热轧板的光学显微组织如图 1 所示， 表 2 为
相应的晶粒尺寸。
(a) 轧制面
(b) 纵截面
率决定了钢板只能在道次之间发生较少的部分静
态再结晶，而大部分是在铁素体未再结晶区轧制，
此时，钢板的组织(铁素体)只能是沿轧向伸长。 轧
件在轧后运行过程中， 在变形的基体上发生静态
(1. School of Materials Science and Engineering, University of Science & Technology Beijing, 100083 Beijing, China; 2. Technology Center of Tangshan Iron & Steel Co., Ltd., Tangshan 063000, China)
Abstract：The microstructure and properties of SPHE hot rolled sheets produced by ferrite rolling using FTSR were studied by means of metallographic observation, TEM, chemical phase analysis, XRD texture measurement and property testing. The results show that the hot rolling microstructure is coarse and inhomogeneous ferrite, and the grains stretch along the rolling direction, there exists a huge amount of secondary phase precipitates and high density dislocations, the {111} texture which is favorable to tensile properties is weak, however, the texture distribution of each type is relatively uniform. The properties of SPHE holt rolled sheets are as follows: σ0.2=220 MPa, σb=290 MPa, δ=37.5% and n=0.20.
表 2 铁素体区轧制 SPHE 的晶粒尺寸 Tab.2 Grain size of SPHE after ferrite rolling
晶粒尺寸 /μm 晶粒度级别 晶粒饼形度
轧制面
43.6
6.0
纵截面
40.6
6.5
2.3
常规奥氏体区轧制的热轧板， 其晶粒多为等 轴状铁素体，晶粒度在 8.5 级左右。 而由图 1、表 2 可见，经铁素体区轧制的铁素体晶粒极为粗大，且 沿轧向伸长的方向性较明显， 可以测出纵截面的 晶粒饼形度达到 2.3。铁素体轧制生产热轧板组织 粗大的原因是卷取温度高， 并且轧件在轧后基本 无冷却，可以发生完全的静态再结晶和晶粒长大， 冷却到室温后就可以获得粗大的铁素体组织。 而 组织上的方向性与精轧阶段的铁素体轧制有关。 如表 1 所示，精 轧段的温 度为 850～860 ℃，基 本 处于单相铁素体区， 低的轧制温度和高的变形速
《热加工工艺》 2009 年第 38 卷第 24 期
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材料热处理技术 Material & Heat Treatment
2009 年 12 月
也表明，析出粒子的数量较多。薄板坯连铸连轧钢 中细小弥散的析出粒子可以钉扎晶界和位错，阻 碍其运动，此外析出粒子还有沉淀强化的作用。 但 如果数量较多的析出物发生聚集就会影响钢的塑 性。 值得注意的是，铁素体区热轧后 AlN 粒子的析 出量达到 30×10-6，这些先析出的 AlN 在冷轧后的 退火过程中会阻碍晶粒的长大， 使屈服强度和抗 拉 强 度 升 高 ；此 外 先 析 出 的 AlN 对{111}织 构 的 择 优 发 展 也 不 起 作 用 ，不 利 于 提 高 冲 压 性 能 [7]。 2.3 宏观织构分析
图 3 为 热 轧 板 1/4 厚 度 处 的 准2=45° ODF 截 面 图 ，{100}面 织 构 、Goss 织 构 和{111}面 织 构 的 含量分别为 5.30%，5.41%和 5.27%。 测试表明，铁 素体轧制后 γ 取向线较弱，{111}取向线最大强度 为 3.46，{111}面织构的含量仅为 5.27%。 另外，热 轧 中 出 现 了 极 不 利 的 {100}和 {110} 织 构 ：{100} 是 一 种 稳 定 取 向 ， 冷 轧 几 乎 对 它 无 能 为 力 [8]， 而 {110} 织构对深冲钢板塑性应变比的影响力度远 大于其他织构类型[9]。 因此如果将此热轧板“以热 代冷”用，其冲压性能并不理想。不过，热轧板中各 种类型的织构分布较均匀， 对后续冷轧退火后的 成品获得低的 Δr 值有利。
微 碳 深 冲 汽 车 板 方 面 的 研 究 工 作 ; 电 话 :010-62332335; E-mail:snowflake_0@
的铁素体区轧制与罩式退火工艺相结合， 试制了 一批铁素体区轧制 SPCE 级冷轧深冲用钢。 在铁 素体区轧制历史上， 未见有采用此种工艺生产微 碳深冲用铝镇静钢的报道， 因此本文利用光学显 微镜、透射电镜、XRD 等手段对此工艺下的 SPHE 热轧板进行了组织分析和性能测试， 探讨这种生 产 SPCE 级深冲用钢冷轧基板的新思路。
200nm
500nm
图 2 铁素体轧制热轧板的 TEM 观察 Fig.2 TEM examination of hot rolled sheet after
ferrite rolling
表 3 热轧板中主要析出物定量分析结果 Tab.3 Quantitative analysis results of main precipitates
1 实验材料及方法
实 验 材 料 为唐钢 FTSR 线铁素体轧制工艺生
产的 3.5 mm 厚的 SPHE 热轧板，化学 成分(质量 分
数，%) 为：0.009C，0.01Si，0.19Mn，0.015P， 0.011S，
0.028Als，0.013Cu，0.0024N。 热轧工艺见表 1。
表 1 铁素体区轧制实验钢的热轧参数 (℃) Tab.1 Hot rolling parameters of experimental steel in
in hot rolled sheet
析出粒子
析 出 粒 子 中 各 元 素 (质 量 分 数 ，%)
Fe
C
-
Σ
Fe3C
0.04
0.003
-
0.043
Mn
Fe
S
Σ
硫化物
0.011
0.008
0.011
0.03
Al
N
-
Σ
AlN
0.002
0.001
-
0.003
图 2(a)中，铁素体轧制的热轧 板中铁素体 晶 界周围位错密度较高，呈麻团状缠绕在晶界周围， 形成亚晶结构。 TEM 中观察到较多 MnS 粒子，见 图 2(b)，其析出形态多为球形或椭球形，主要分布 在位错和晶界处，线度 <100 nm，与薄板坯生产热 轧板组织中的析出物特点[6]吻合。 定量 分析结果
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-3814-(2009)24-0020-03
Microstructure and Properties of SPHE Steel Produced by Ferrite Rolling Using FTSR
XIA Peipei1, KANG Yonglin1, WANG Qiang2, MEI Shuwen2
Key words：ferrite rolling on FTSR; SPHE; microstructure; texture; properties
铁素体区轧制技术最早是由比利时冶金研究 中心于 1994 年开发的， 主要目的是生产超薄规 格、 具有良好深冲性能的热轧板卷来取代部分冷 轧产品[1]。 国外许多学者对于铁素体区 轧制进行 了广泛的研究 ， [2-3] 在铁素体区 热轧不仅 在工艺上 可行，而且经随后的冷轧及退火可使材料具有良 好的深冲性能[4]。 目前国内只有宝钢和 鞍钢在生 产 IF 钢的过程中采用了铁素体轧制技术，关于铁 素体区轧制方面进行的研究和开发并不多。