固溶冷却方式对BH 钢冷轧板微观组织与织构的影响★

2022-08-03卢振敏

山西冶金 2022年3期

卢振敏，孙颖

（1.宝武太钢不锈钢股份有限公司，山西太原 030001；2.山西工程职业学院，山西太原 030009）

迄今为止，对于BH 钢板的烘烤硬化机理、热轧、冷轧及其再结晶过程，已经有学者做了大量研究，但是对于碳固溶度不同对BH 钢板冷轧织构演变的影响及对BH 钢板深冲性能影响的分析还比较少。要研究这个问题，首先就要研究不同冷却方式对碳在铁素体中固溶度的影响，针对这一问题，应用多功能内耗仪、光学显微镜等设备，以BH 钢板为研究材料，研究了冷却方式对BH 钢固溶碳含量的影响。

1 实验材料及方法

本实验选用热轧BH 钢板为实验对象，材料成分如表1 所示。

表1 BH 钢的化学成分 %

1.1 高温固溶实验

把3 个BH 钢热轧样品在真空热处理炉中加热到1 280 ℃并保温1 h，让BH 钢中的碳化物充分分解，让碳原子与碳化物实现元素分离之后再固溶到钢中去，保温结束后，将3 个样品分别以水冷、空冷、炉冷三种冷却方式冷却，测试样品的碳固溶程度。

1.2 内耗测量

将BH 钢板经过高温固溶后，三种冷却方式冷却后得到的样品制成内耗测量样品。样品尺寸长×宽×厚为70 mm×1.5 mm×0.75 mm，使用多功能内耗仪，工作温度为300～1000K，强迫振动频率为10-4～10Hz，自由衰减频率为10-5～10-1Hz，在25～600 ℃的温度区间内测量不同样品的内耗—温度曲线，通过内耗可以比较准确的测定材料中的固溶C 含量。

应用多功能内耗仪检测实验后的BH 钢样品，测试其碳在铁素体中的固溶度差别。

1.3 冷轧实验

将三种冷却方式冷却后的BH 钢样品进行轧制，轧制压下率分别设定为50%和80%。轧制实验设备为四辊可逆式冷轧机。轧机主要参数如表2 所示。

表2 四辊可逆式冷轧机主要参数

1.4 金相观察

将样品分别用300 号到2000 号的砂纸进行研磨，磨至表面划痕接近等间距且同向分布，然后抛光至表面无划痕为止，腐蚀液使用5%的硝酸酒精溶液，用金相显微镜对试样的显微组织进行观察分析。

2 实验结果与分析

2.1 内耗—温度曲线

如下页图1 所示为样品的内耗—温度曲线，由图1 所示结果可以看出，Snoek 峰出现在40 ℃左右的室温区域内，Snoek 指出碳、氮原子在α-Fe 固溶体中所引起的弛豫内耗峰高度与这些元素在α-Fe 中的浓度有关[1-2]。如图1 所示，Snoek 峰最高的wc 线是水冷样品，其次是ac 线空冷样品，fc 线炉冷样品则几乎看不到Snoek 峰。由Snoek 研究组的Dijkstra 指出，对于固溶碳浓度C 小于0.1%的Fe，存在固溶碳浓度C=Khs关系，K 为常数，hs为Snoek 峰高度[3]。因此可以判定三种冷却方式中，碳固溶浓度由大到小的顺序为水冷方式＞空冷方式＞炉冷方式；另外在温度为200 ℃左右时，内耗曲线上出现的峰为SKK 峰，体心立方结构材料中的SKK 峰，是位错和间隙溶质气团引起的，体心立方结构中，间隙原子与位错的交互作用程度越强，则内耗峰值越高[4]。由此可以判定，三种冷却方式中，水冷冷却方式SKK 峰值最高，则固溶碳原子与冷变形形成的位错相互作用较强。

图1 内耗—温度曲线

2.2 冷轧压下量分别为50%、80%时的显微组织

从图2、图3 可以看出，空冷冷却后的BH 钢样品经50%压下量和80%压下量冷轧后，随着压下量的增加，晶粒被拉长，晶粒尺寸变小，由平均晶粒尺寸48 μm 减小到20 μm。从图4、图5 中可以看出，炉冷冷却后的BH 钢样品经50%压下量和80%压下量冷轧后，随着压下量的增加，晶粒尺寸变小，由平均晶粒尺寸80 μm 减小到20 μm，符合金属变形的一般规律，晶粒尺寸变化幅度显著大于空冷冷却方式，且50%压下量后晶粒尺寸也要大于空冷冷却方式50%压下量后的晶粒尺寸。从图6、图7 中可以看出，水冷冷却后的BH 钢样品经50%压下量和80%压下量冷轧后，随着压下量的增加，晶粒尺寸变小，且分布规律符合金属变形的一般规律。与炉冷和空冷冷却方式相比，水冷冷却方式下的晶粒明显更加细小。