300 MPa薄规格热轧酸洗钢板组织与性能研究

徐岩松 ，孙成钱 ，时晓光 ，张宇 ，董毅 ，高磊

（1.鞍钢股份有限公司产品制造部,辽宁鞍山114021；2.鞍钢集团钢铁研究院,辽宁鞍山114009；3.鞍钢股份有限公司产品发展部,辽宁鞍山114021）

热轧酸洗钢板是以优质的热轧钢板为原料，经酸洗机组去除氧化铁皮后，直接供用户使用，不经过冷轧工序，表面质量和使用要求介于热轧钢板和冷轧钢板之间的中间产品，是部分热轧钢板和冷轧钢板的理想替代产品，主要应用在汽车、压缩机、零配件加工及各种形状的冲压件等行业[1]。热轧酸洗钢板比热轧钢板表面质量好，在保证表面质量使用要求的前提下，相较于冷轧板，能够有效地降低采购成本，成为钢铁企业盈利能力较强的品种之一[2-4]。

鞍钢通过在1780 mm热连轧生产线上进行热轧，在1700 mm酸洗生产线上进行酸洗，生产出厚度为1.8 mm的300 MPa薄规格低碳热轧酸洗钢板，文中对该钢板的组织和性能进行了研究。

1 试验材料与方法

试验材料采用鞍钢连铸坯，其规格为230 mm×1 280 mm×9 700 mm，化学成分见表1，连铸坯经鞍钢1780 mm热连轧生产线上热轧及1700 mm酸洗生产线上酸洗试制成300 MPa薄规格低碳热轧酸洗薄板。具体工艺如下：将230 mm×1 280 mm×9 700 mm的连铸坯在加热炉中加热至1 180℃，保温约220 min后进行轧制，精轧终轧温度为880～900℃，钢板在层流冷却中进行前段冷却，并将钢板以大于50℃/s的冷速冷却至660～690℃后卷取，再对钢板进行盐酸酸洗，酸洗拉矫延伸率为1.5%，成品钢板的厚度为1.8 mm。

表1 试验钢板的化学成分（质量分数） %

2 试验结果及分析

2.1 显微组织

在钢板宽度方向1/4处切取金相试样，经研磨、抛光和腐蚀后，通过ZEISS Aviovert 200 MAT光学显微镜对显微组织进行观察和分析。试验钢显微组织见图1。

图1 试验钢的显微组织

由图1可知，试验钢的显微组织主要由铁素体和少量珠光体组成，组织均匀，无带状组织，珠光体沿晶界分布，铁素体晶粒度为9级。由于晶粒比较细小，为了获得细小的组织，在相变前应有细小的奥氏体晶粒，所以将连铸坯加热至1 180℃（较常规轧制加热温度低）。成品钢板厚度规格为1.8 mm，相对于较薄规格的卷板，卷板冷却有其特殊性，即连续冷却+准等温过程。这一过程的特点是快冷时Ar1降低，如果在卷取前不发生相变，则相变发生在准等温过程。其优点是，相变在很大的过冷度下进行，不仅形核率（均匀形核）提高，铁素体长大也会变慢，故而晶粒细小。所以在轧制变形后施行较快的冷速，使相变过程在较大的过冷度下进行，将钢板在层流冷却中进行前段冷却，钢板以大于50℃/s的冷速冷却至660～690℃后进行卷取，最终获得细小的组织。

2.2 力学性能

经热轧及酸洗卷取后对钢卷头部、中部、尾部进行力学性能检验。在钢板宽度方向1/4处各切取2块拉伸试样进行检验。拉伸试样采用纵向试样，将其加工成标准试样后，在Z100电子拉伸试验机上进行拉伸检验，钢板的力学性能检验结果见表2。

表2 试验钢的力学性能

由表2可知，试验钢的力学性能良好，酸洗后的头部、中部、尾部抗拉强度均高于310 MPa，屈服强度达到200 MPa以上，断后延伸率高于42%，r值 0.5～0.6，n 值 0.19～0.21， 均符合标准要求。

此外，酸洗后的试验钢屈服强度从头部到尾部逐渐降低，这是由于酸洗后试验钢的头部、中部、尾部为试验钢热轧后的尾部、中部、头部，热轧时试验钢的尾部为钢卷外部，冷却快，晶粒细小，所以热轧时试验钢的尾部屈服强度高，与之相对应的为酸洗后试验钢的头部屈服强度高，酸洗后试验钢从头部到尾部抗拉强度与屈服强度呈现的规律一致。酸洗后试验钢的断后延伸率从头部到尾部逐渐升高。

2.3 成形性能

材料的成形极限图(FLD)表明了常用应变范围内成形极限曲线（FLC）的形状和对应的应力状态，能够较为直观和准确表征材料成形性能，是评价和预测材料成形性的重要依据[5]。

通过对一侧表面印有网格的试样进行胀形变形直至某个局部产生缩颈或破裂，测量缩颈区或破裂区附近发生畸变网格的长短轴应变，并分别作为纵轴和横轴的坐标数据标于图中，就绘制成了成形极限图[6]。

汽车用钢板几乎全部经过冲压成形，而冲压过程由拉延或胀形组成，所以拉延和胀形的性能决定了成形性。采用AMSME4.1成形分析软件，对工业试制厚度为1.8 mm的试验钢热轧酸洗板进行了成形性能分析，做出成形极限图（FLD），分别见图2、图3和图4。从图中可以看出：试验钢热轧酸洗板在产品区域内的成形极限值为22.777%（目标值要大于10%），厚向减薄率为21.169%（目标值要小于25%）。因此，该零件的成形结果是安全的。

图2 分析试样照片

图3 零件区域成形极限图

图4 零件区域厚度减薄率图

3 结论

（1）通过在1780 mm热连轧生产线上热轧及1700 mm酸洗生产线上酸洗试制，获得的热轧酸洗钢板的显微组织主要由铁素体和珠光体组成，铁素体晶粒度为9级，钢板的抗拉强度高于310 MPa，屈服强度达到200 MPa以上，延伸率高于42%，r值为 0.5～0.6，n值为 0.19～0.21。

（2）工业试制厚度为1.8 mm的试验钢热轧酸洗板在产品区域内的成形极限值为22.777%，厚向减薄率为21.169%，使用试验钢热轧酸洗钢板冲压成此零件是安全的。