980 MPa级冷轧双相钢高温变形行为研究

2020-10-13肖洋洋冷德平景宏亮

安徽冶金科技职业学院学报 2020年3期

肖洋洋，冷德平，景宏亮

(马鞍山钢铁股份有限公司技术中心安徽马鞍山 243003)

为了顺应汽车轻量化的发展需求，抗拉强度在340 MPa以上的高强钢以及抗拉强度在780 MPa以上的超高强钢在汽车制造中的用量越来越大。双相钢因其具有高强度、低屈强比、良好的焊接和涂装性能等一系列优点，目前已发展成为应用最广、用量最大的汽车用先进高强度钢(AHSS)。在应用强度方面，目前对于980MPa级冷轧双相钢，国内宝钢、鞍钢、武钢、首钢、唐钢、邯钢等钢企均已具备生产能力。但是，随着汽车用钢强度的提高，特别是当抗拉强度达到980 MPa以上之后，其生产制造难度及其对设备的要求也越来越高。这类高强钢普遍存在合金成本高、冷热轧衔接困难以及成材率低等生产问题[1]-[4〗。因此，开展980 MPa级冷轧双相钢在高温热轧过程中的各工艺参数对其变形抗力的研究十分必要。

本工作利用Gleeble-2000热模拟试验机对实验钢进行高温单道次压缩实验，对980 MPa级冷轧双相钢高温变形行为进行了研究，研究内容对DP980实际生产中热轧或者热加工工艺的制定和优化具有指导意义。

1 实验

1.1 实验材料及化学成分

实验材料取自M钢工业生产的980 MPa冷轧双相钢连铸板坯，化学成分质量分数详见表1。

表1 DP980成分范围(质量分数)

1.2 单道次压缩实验

利用锯床、车床和线切割制备尺寸为8 mm×15 mm的圆柱形热模拟试样。利用Gleeble-2000热模拟试验机进行单道次压缩实，并根据实验结果绘制出需要的应力-应变曲线。具体实验工艺如图1所示。

图1 单道次压缩实验具体方案

2 结果与讨论

动态回复和动态再结晶是金属材料在高温变形过程中通常会发生的两种形式的软化行为，其对再结晶对变形抗力、相变过程及相变产物的组织和性能都有重要影响[5]。我们通过观察高温变形过程中的流变应力变化，可以判断动态回复与动态再结晶是否发生[6]-[8]。

2.1 变形温度对980 MPa级冷轧双相钢流变应力的影响

图2为应变速率分别为0.01 s-1、0.1 s-1、0.5 s-1、1 s-1和5 s-1时，实验钢在900 ℃-1150 ℃不同温度下的应力-应变曲线。可以发现，在变形量与应变速率不变的情况下，流变应力随着形变温度的升高而降低。说明实验钢动态再结晶容易在高温变形过程中发生，这主要是由于高温时金属原子的热振动为塑性变形创造有利条件，使得材料的变形阻力减小，提高了材料的变形能力[7]、[8]。当变形温度为1150 ℃时，试验钢在本实验的应变速率范围内均可发生动态再结晶行为。

2.2 应变速率对980 MPa级冷轧双相钢流变应力的影响

图2 不同变形温度条件下DP980实验钢应力-应变曲线

图3为变形温度分别为900 ℃、950 ℃、1000 ℃、1050 ℃、1100 ℃和1150 ℃条件下，不同应变速率时DP980实验钢的应力-应变曲线。从图中可以看出，在变形量和变形温度一致的条件下，随着变形速率的增大，试验钢变形过程中流变应力随之增加。这是由于应变速率增加，变形时间减少，导致变形过程中不足以发生动态回复和动态再结晶[8]。这导致在高应变速率条件下材料变形中产生的加工硬化现象来不及消除或者完全消除，而保留下来加工硬化部分使流变应力进一步增加。当应变速率0.1 s-1时，变形温度在900 ℃-1150 ℃时都易发生动态再结晶，而当应变速率0.5 s-1时，动态再结晶难以发生。变形温度大于1100 ℃时，试验钢在设定的各应变速率下均有明显的峰值，呈典型的动态再结晶特征。