影響熱軋雙相鋼性能的因素是合金元素、終軋溫度、終軋后的待冷時間和開始冷卻的溫度、終軋后的冷卻速度和盤卷溫度等,而這些因素又是互相聯系的。


1. 合金元素


 熱軋雙相鋼一般都含有較低的碳(≤0.1%)和較高的合金元素,其目的是使鋼具有必須的淬透性,同時也可減少軋制工藝、冷卻速度以及盤卷工藝的變化引起的性能波動。提出“冷卻速率寬度”(即獲得最佳的雙相鋼組織和性能,終軋后板材在冷床上所允許的冷卻速率的最大值CRmax與最小值CRmin之比)來表示合金元素對熱軋雙相鋼工藝性能和組織的影響。不同合金系列的Si、Cr、Mo含量的影響見圖11-8。根據這一試驗結果和有關的性能參數,得出的熱軋雙相鋼較為合理的成分為0.04%~0.07%C、0.8%~1.0% Mn、1.2%~1.5% Si、0.40%~0.5%Cr、0.33%~0.38%Mo、0.02%Al,S、P的含量盡可能低,如w(S)≥0.003%時,則需添加稀土(RE)或鋯(Er)以控制夾雜物的形狀。


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  采用圖 11-9所示的熱軋雙相鋼帶生產工藝的模擬過程,檢驗碳含量為0.05%~0.08%等合金系熱軋后的組織和性能。結果表明,在生產熱軋雙相鋼板時,如果盤卷溫度高于400℃,則鋼中應含有一定的Mn、Cr、Mo、Si.雙相鋼擬、工藝條件下,以Mn-Si-Cr和Mi-Mo系合金的性能為最好,組在所采用的素體組織,無屈服點伸長,屈強比小于0.60.加入硅可使MCr或M合金的鐵素體的形成溫度升高,使同樣冷卻條件下的鐵素體量增加,使等溫轉變網上鐵素體和貝氏體區之間形成一個間隔(也就是Coldren 和Tither所說的盤卷窗口)。此外硅還增加鐵素體中碳的活性,阻止在馬氏體-鐵素體界面上碳化物的形成,提高雙相鋼的延性。


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  在熱軋雙相鋼中,Cr、Mn、Mo可使奧氏體穩定化,推遲珠光體轉變,降低冷床上的冷卻速度,有利于改善雙相鋼的延性。加入鉻可使熱軋雙相鋼的卷取溫度范圍加寬,并降低雙相鋼的屈強比。加入錳還可使最佳終軋溫度范圍降低,但錳含量過高時,會抑制鐵素體的形成,影響早期鐵素體與奧氏體相的分離過程。


2. 終軋溫度


  終軋溫度對熱軋雙相鋼性能的影響與鋼中的合金元素種類及含量有關。一般說終軋溫度升高,熱軋雙相鋼的抗拉強度升高。對一個給定成分的合金,有一個最佳的終軋溫度范圍。在這一溫度范圍內,熱軋雙相鋼的屈服強度最低,屈強比較低,均勻伸長率和總伸長率最高。最佳終軋溫度通常與未形變材料的Ar3相對應。硅含量增加時,則Ars升高,最佳終軋溫度范圍也升高。鋼中錳含量增加對最佳終軋溫度的影響與硅的作用相反。硅含量、錳含量與終軋溫度對熱軋雙相鋼等屈強比線的影響見圖11-10和圖11-11。


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  對合金元素含量較高的Mn-Si-Cr-Mo熱軋雙相鋼,終軋溫度的變化對其性能沒有明顯影響,但對合金含量較少的C-Mn、C-Si-Mn熱軋雙相鋼,終軋溫度對其性能有明顯影響(見圖11-12)。只有在最佳的終軋溫度范圍,才可獲得良好的綜合性能。透射電鏡觀察指出,對C-Mn鋼來說,終軋溫度為840℃、760℃和730℃時,熱軋雙相鋼中的硬質相分別為貝氏體、板條馬氏體和孿晶馬氏體,這種不同形態的硬質相,顯然會影響雙相鋼的屈服強度及延性。終軋溫度不同還會影響雙相鋼中兩相的性能和比例,這是終軋溫度影響熱軋雙相鋼性能的另一些因素。


3. 終軋后冷卻速度的影響


  終軋后冷卻速度的選擇應該保證得到適量的先共析鐵素體,同時又可避免其他非馬氏體組織(如珠光體和上貝氏體)出現,以使在盤卷后得到馬氏體加鐵素體雙相組織。如果終軋后的冷卻速度太快,則析出的鐵素體量不足,盤卷后的馬氏體量較高,雙相鋼的屈服強度較高,而延性不足。因此,對不同的鋼種,應選擇不同的冷卻速度。例如,對合金含量較高的Mn-Si-Cr-Mo鋼,終軋后在冷床上空冷或吹風冷既可保證析出適量的鐵素體又可避免非馬氏體轉變產物的出現。但對合金含量較少的C-Mn或C-Mn-Si系,由于其奧氏體的穩定性較差,必須采用較快的冷卻速度才可避免珠光體等非馬氏體轉變產物的出現。實驗得出,當冷卻速度為60℃/s(C-Mn鋼)和45℃/s(C-Mn-Si鋼)時,盤卷后便可得到良好的雙相鋼的組織和性能。此外,控制終軋后淬火前的待冷時間,可以調節盤卷后雙相鋼中的鐵素體量及硬質相的結構和形態。例如,對低碳錳鋼(0.07%C-1.4%Mn),在770℃終軋后水冷至盤卷溫度,盤卷后雙相鋼中的鐵素體量較少,硬質相為板條馬氏體加少量貝氏體。如終軋后空冷到750℃水淬,則盤卷后,雙相鋼中鐵素體量適中,硬質相為板條馬氏體。如終軋溫度為900℃,空冷至750℃淬水,則盤卷后硬質相為貝氏體。如空冷到700℃淬火至盤卷溫度,則盤卷后硬質相為板條馬氏體??梢?,各工藝參數對熱軋雙相鋼組織和性能的影響也是互相聯系的。


圖 12.jpg


4. 盤卷溫度


  為了得到性能滿意的熱軋雙相鋼,應在保證得到馬氏體加鐵素體的雙相組織前提下,盡量選取較高的盤卷溫度。一般盤卷溫度升高,對屈服強度沒有明顯影響,但在高于一定的溫度后,有些鋼種由于出現屈服點伸長,會導致屈服強度升高,屈強比上升??估瓘姸葎t隨盤卷溫度升高而下降,這與組織中馬氏體量減少及馬氏體的回火有關??偵扉L率一般隨盤卷溫度升高而升高,但盤卷溫度升高僅使均體的出客有改善。目前根據鋼中的合金元素含量不同,熱軋雙相鋼的盤卷溫度的選擇有兩種類型。一類是對于合金元素含量較高的鋼(如0.06%C-0.90%Mn-1.35%Si-0.50%Cr-0.35%Mo鋼),盤卷溫度選擇在鐵素體與貝氏體轉變區之間(455~630℃),在這一溫度范圍內,盤卷溫度變化,對熱軋雙相鋼的最終性能基本沒有影響。另一類是對合金元素含量較低的C-Mn,C-Si-Mn、C-Mn-Cr等熱軋雙相鋼,其盤卷溫度選擇在該鋼的馬氏體轉變點以下,盤卷溫度的變化,對這類熱軋雙相鋼的性能則有一定的影響。此外盤卷溫度還受終軋溫度、終軋后的冷卻方法等因素的影響。