影響工業生產雙相不銹鋼性能的因素有合金元素和工藝參數,而合金元素又是通過工藝參數影響雙相鋼的性能。但工藝參數的制定,應考慮到合金元素的存在和作用。如果雙相鋼的最終組織相同,那么不同合金元素的雙相鋼性能亦類似。合金元素的存在為雙相鋼的工藝實施提供了方便,例如提高鋼淬透性的合金元素可以降低熱處理雙相鋼的臨界冷卻速率,可以提高熱軋雙相鋼的盤卷溫度,降低終軋至盤卷的冷卻速度,這也有助于雙相鋼性能的改善和穩定。


1. 合金元素和冷卻速度


 實驗和理論計算表明:臨界區加熱后獲得雙相組織所需的臨界冷卻速率與鋼中錳含量具有一定關系(見圖11-6).其他合金元素的影響可以通過相應的錳當量來計算。根據鋼中存在的合金元素,就可估算獲得雙相組織所需要的臨界冷卻速率,為熱處理雙相鋼生產時,選擇適當的冷卻方法提供依據。


圖 6.jpg


 當鋼的化學成分一定時,應在保證獲得雙相組織的前提下,盡可能采用較低的冷卻速度,使鐵素體中的碳有充分的時間擴散到奧氏體中,從而降低雙相鋼的屈服強度,提高雙相鋼的延性。如果鋼中合金元素含量較低,臨界冷卻速度過高,冷卻后鐵素體中會含有較高的固溶碳,不利于獲得優良性能的雙相鋼,這時應改變鋼的化學成分,增加鋼中合金元素含量,從而降低臨界冷卻速度,或者在雙相鋼的生產工藝中,加入補充回火工序,降低鐵素體中固溶碳,改善雙相鋼的性能。如果鋼中含有強的碳化物形成元素,當估算臨界冷卻速率時,應該考慮到這些元素對臨界區加熱時所形成的奧氏體淬透性的有利影響,V和Ti的碳化物粒子可以通過相界面的釘扎作用提高奧氏體的淬透性,降低臨界冷卻速度。


2.  兩階段冷卻工藝


當鋼中合金元素含量較低時,冷卻速度較慢會得到鐵素體加珠光體組織;冷卻速度較快時,則鐵素體中保留的固溶碳較高,不利于降低屈服強度和提高延性。采用兩階段冷卻可以改善雙相鋼的性能,即從臨界區加熱溫度緩冷到某一溫度,然后快冷。緩冷可以使鐵素體中的碳向未轉變的奧氏體富集,而快冷則可避免未轉變的奧氏體等溫分解,保證獲得所需的雙相組織和性能。例如0.08%C-1.40%Mn鋼,從800℃加熱后水冷的力學性能為:00.2=365 MPa,σb=700 MPa,σ0.2/σb=0.52,e.=18%,e1=21%.如采用兩階段冷卻工藝,即在800℃加熱后,空冷到600℃,然后水冷,其性能為:σ0.2=280 MPa,σь=600 MPa,σ0.2/σb=0.467,e=21%,e,=29%.兩階段冷卻使雙相鋼的屈服強度降低,延性提高。


3. 鋼板熱軋后盤卷溫度的影響


對于一個給定成分的鋼,臨界區加熱時奧氏體的淬透性可以通過鋼板熱軋后高溫盤卷來修正。高溫盤卷可使碳、錳等合金元素在第二相(珠光體或貝氏體)中明顯富集,有利于提高隨后臨界區處理時雙相鋼的綜合性能。以0.049%C-1.99% Mn-0.028%Al-0.0019%N鋼的試驗結果為例,采用兩種工藝過程:一種為普通軋制工藝,終軋溫度900℃→油冷到600℃盤卷→吹風冷到室溫→冷軋70%→連續退火;另一種為高溫盤卷工藝,終軋溫度900℃→油冷到750℃盤卷→吹風冷到室溫→冷軋70%→連續退火。兩種盤卷工藝的碳和錳分布的分析結果示于圖11-7。由圖可見,高溫盤卷可使碳和錳在第二相中明顯富集,而普通的軋制工藝錳基本無富集趨勢。


圖 7.jpg


將上述兩種盤卷溫度的板材,冷軋70%后,于770℃加熱然后空冷,其拉伸性能對比列于表11-5。


表 5.jpg


 用高溫盤卷以修正合金含量較低的鋼在隨后臨界區處理時的淬透性,并降低熱處理雙相鋼的屈服強度,提高其延性的技術,已在有關工廠用于熱處理雙相鋼的生產,所得到的熱處理雙相鋼板綜合性能良好,板材各部位的性能均勻,縱向、橫向性能一致。例如對0.09%C-0.44%Si-1.54%Mn-0.023%A1鋼,熱軋后740℃盤卷,780℃退火,以12℃/s的冷卻速度冷至室溫(2.0mmx930mm鋼帶),重7t的帶卷中各部位的力學性能見表11-6。


 高溫盤卷與臨界區加熱后兩階段冷卻相結合,可使熱處理雙相鋼的性能進一步得到改善,經過這樣處理,鋼板不需再經精整軋制。


高溫盤卷與快速臨界區熱處理相結合(即快速加熱到臨界區溫度、短時間保溫、快速冷卻)可獲得良好烘烤硬化性能的熱處理雙相鋼。例如對0.07%C-0.5%Si-1.1%Mn和0.06%C-0.7%Si-1.5%Mn鋼板經740℃盤卷,冷軋和快速臨界區熱處理(以40℃/s加熱到775℃保溫40s,以200℃/s的冷卻速度冷卻)后的性能列于表11-7。影響熱處理雙相鋼性能的其他因素(如加熱溫度、原始組織狀態、馬氏體的分布和形態、回火等)。


表 7.jpg