卷取温度对980 MPa级双相钢热轧板性能组织的影响①

姜英花，皱 英

（1.首钢集团有限公司技术研究院，北京 100043；2.绿色可循环钢铁流程北京市重点实验室，北京 100043）

轻量化已经成为汽车用钢板发展的必然趋势，从而大大增加了汽车企业对先进高强钢的需求［1－3］。先进高强钢力学性能波动分为卷内的力学性能波动、卷与卷之间的力学性能波动［4］。卷内性能波动又可分为沿带钢长度方向和宽度方向的性能波动。影响先进高强钢性能波动的原因很多，如合金成分控制、热处理控制等。上游热轧工艺作为冷轧退火前一个必不可少的工艺，会影响后续工艺和性能，而热轧组织性能的波动必然也会影响冷轧退火后产品的组织和性能［5－6］。目前，针对先进高强钢热轧工艺和对应的热轧组织性能的研究较少，本文重点研究卷取温度对热轧板性能组织影响和卷内宽度方向组织性能均匀性。

1 实 验

实验所用双相钢热轧板化学成分如表1所示。从生产线上取双相钢铸坯原料在实验室进行了热轧模拟实验。铸坯原料进行1 250℃×2 h均匀化热处理，再热轧成厚3 mm的板材，其中终轧温度取为870℃，卷取温度分别取550℃、600℃、650℃，进行热轧模拟实验，研究卷取温度对热轧板性能组织的影响。

表1 试验钢种的化学成分（质量分数）／%

取部分铸坯制作成Φ5 mm×10 mm大小的圆柱试样，并设置2种冷却速度分别模拟卷内宽度方向的中部和边部，进行热模拟（Gleeble）实验，研究不同卷取温度下卷内宽度方向的微观组织均匀性。在试验中，首先将试样在1 270℃下加热5 min，以1 s－1的应变率在1 100℃下进行30%压下变形；然后在950℃再进行40%压下变形，模拟热轧过程；再将试样以30℃／s的速度冷却至卷取模拟温度（550℃和650℃）；最后，以0.1℃／s或0.3℃／s的缓慢速率冷却至200℃，模拟卷内宽度方向的中部和边部。根据Gleeble实验结果，在生产线上取不同卷取温度下生产的双相钢热轧板进行了卷内宽度方向性能组织均匀性复验研究。具体取样方法如图1所示。

图1 取样方法

根据GB／T 228—2002，对热轧模拟后的钢板和生产线取样沿轧制方向采用线切割方法加工的拉伸试样，在MTS万能试验机上进行力学性能测试。采用扫描共聚焦光学显微镜及EBSD进行组织分析。

2 实验结果及讨论

2.1 卷取温度对热轧板性能组织的影响

图2为不同卷取温度下热轧板的力学性能。由图2可以看出，随着卷取温度升高，热轧板的屈服强度和抗拉强度不同程度下降，而延伸率先下降再升高。

图2 不同卷取温度下热轧板的力学性能

图3为不同卷取温度下热轧板的微观组织。由图3可以看出，高温卷取时组织为黑色珠光体和白色铁素体，低温卷取时出现灰色贝氏体组织。随着卷取温度升高，晶粒大小从2.15μm增大到2.76μm，微观硬度从300HV降至270HV。卷取温度越高，铁素体晶粒在此阶段的形核率越小、长大速度较快，因而会使晶粒粗大，强度降低。

图3 不同卷取温度下热轧板的微观组织

2.2 不同卷取温度下卷内宽度方向热轧板性能组织均匀性

选取550℃和650℃卷取进行热模拟实验，研究宽度方向上微观组织均匀性。表2为不同卷取温度下热轧板边部和中心部的硬度和晶粒大小。由表2可以看出，650℃卷取时，边部硬度明显大于中心部，而边部晶粒大小明显小于中心部。

表2 不同卷取温度下热轧板不同位置的硬度和晶粒大小

图4为不同卷取温度下热轧板边部和中心部织构图。由图4可见，550℃卷取时，边部和中心部晶粒均为纤维状，显微组织差异不明显；650℃卷取时，中心部晶粒为等轴状，边部为纤维状，显微组织差异较大。

图4 不同卷取温度下热轧板不同位置织构图

KAM表征位错密度和再结晶储能，KAM值越小，表示位错密度和再结晶储能越小。表3为不同卷取温度下热轧板边部和中心部的KAM值。由表3可以看出，650℃卷取时，边部和中心部KAM值差异大；与边部相比中心部温差小，在中心部储存在位错和晶界处的能量越少，位错密度越低，再结晶越完全，导致中心部晶粒尺寸大于边部，硬度小于边部。550℃卷取时，边部和中心部KAM值差异不明显。

表3 不同卷取温度下不同位置热轧板KAM值

从以上结果看出，高温卷取时宽度方向上边部和中心部组织差异较大；低温卷取时边部和中心部差异较小，相对比较均匀。这是因为卷取温度较低，诱发贝氏体相变，动态再结晶过程被阻碍，减小了再结晶对边部与中部的位错密度和再结晶储能的影响，导致热轧板边部和中部微观组织差异小。

在生产线上选取卷取温度分别为650℃和550℃的热轧板进行了宽度方向力学性能均匀性研究。图5为不同卷取温度下热轧板宽度方向上的力学性能。由图5可以看出，550℃卷取时，宽度方向力学性能比较均匀，而650℃卷取时相对均匀性较差，边部和中心部性能差异较大。这与上述热模拟结果一致，即低温卷取时热轧板宽度方向上微观组织和力学性能均匀性较好。由于低温卷取时边部和中心部温差较小，导致宽度方向边部和中心部组织性能均匀性较好。

图5 不同卷取温度下热轧板宽度方向的力学性能

3 结 论

1）高温卷取时，双相钢热轧板组织为铁素体和珠光体，低温卷取时组织为铁素体、珠光体和贝氏体。随着卷取温度升高，热轧板的抗拉强度和屈服强度下降，而延伸率先下降后升高。

2）高温卷取时，双相钢热轧板的边部和中部微观组织和力学性能差异较大，低温卷取时边部和中部微观组织和力学性能相对均匀。降低卷取温度，诱发贝氏体相变，阻碍动态再结晶过程，从而有效减小再结晶对热轧板边部与热轧板中部力学性能的影响。