700MPa级钛微合金化高强钢热轧工艺研究

700MPa级钛微合金化高强钢热轧工艺研究近年来,我国经济、社会的快速增长带动了汽车和装备制造业的高速发展,微合金高强度钢在汽车、工程机械等领域的使用也越来越广泛,并朝着高强度、高韧性、低成本和轻量化的方向发展,广泛采用控轧控冷的工艺思路生产。之前由于Ti的收得率不易控制,而且含钛钢的性能波动较大,因而对Ti在高强度热轧板带产品中的应用研究较少。

随着真空冶炼技术的发展,Ti的收得率得到很大的提升,同时利用钛微合金化路线生产抗拉强度700MPa级以上的钢种比复合微合金化更具有成本优势,也可获得显著的强化效果。本文通过实验室热模拟试验与工业试制相结合,系统研究了形变诱导析出相TiC的析出行为、等温γ-α相变行为与相变过程中TiC的析出行为、轧制工艺对组织演变以及硬度的影响规律,得出了指导工业生产的热轧工艺参数。

主要的工作和研究结论如下:(1)采用双道次变形法模拟热轧过程中TiC形变诱导析出动力学及其对奥氏体的回复、再结晶过程的影响。结果表明,形变诱导析出相为具有面心立方结构的单一 TiC粒子,在位错线或位错亚结构上析出,析出相在长大阶段服从抛物线长大规律,在粗化阶段的长大速度较慢,同时,发现变形奥氏体的亚晶尺寸远小于初始的奥氏体晶粒尺寸。

(2)通过热模拟实验,研究钛微合金化钢在不同温度下的等温相变动力学,以及TiC在等温γ-α相变过程和卷取过程中的析出行为。结果表明,钛微合金化钢在冷却过程中会发生γ-α相变现象,在等温γ-α相变和卷取过程中,TiC分别会发生相间析出和在铁素体中过饱和析出,其析出强化作用可显著提高试验钢的强度。

(3)通过实验室控制轧制和控制冷却实验,研究控轧控冷工艺参数(加热温度、终轧温度、冷却速度、卷取温度等)对钛微合金化高强钢组织演变及硬度的影响,并提出最佳工业试制方案。结果表明,加热温度的降低会抑制奥氏体组织粗化,

为保证微合金元素钛的固溶量,工业生产时加热温度应选择在1230～1260℃。

终轧温度的降低会升高铁素体的形核率,抑制变形过程中析出相的析出和长大,终轧温度应选择在870～900℃。冷却速度的升高可细化铁素体晶粒,得到准

多边形铁素体或针状铁素体组织,冷却速度应选择在15～30℃/s之间。

卷曲温度的升高会提高试验钢的强度,为保证Ti(C,N)在铁素体中充分发挥

析出强化作用,卷取温度应选择为620±20℃。(4)通过实际的工业生产试制,并

系统检验实验钢的显微组织和力学性能。

结果表明,700MPa级钛微合金化热轧高强钢的显微组织为铁素体+少量珠光体,其屈服强度大于650MPa,抗拉强度大于700MPa。得出本工作条件下最佳热轧工艺参数为:加热温度:1230～1260℃,终轧温度:885±20℃,冷却速度:15～30℃/s,卷取温度:620±20℃。