退火温度、光整延伸率对160MPa级IF钢力学性能影响研究

陈友志 葛 浩 刘东亚 崔 磊 张 军

(马鞍山钢铁股份有限公司技术中心 安徽 马鞍山：243000)

0 引言

低碳IF钢主要是由软相铁素体基体组成，具有低屈服强度、良好的延展性等优异性能，大量应用于汽车车体结构件、覆盖件等。退火及光整工艺是冷轧带钢性能控制的关键工艺，可以通过调整带钢的退火温度和光整延伸率，控制带钢的机械性能和粗糙度，满足不同客户的需求[1-3]。近几年，用户对产品性能提出了新需求，要求IF钢屈服强度达到158-178MPa，与现有产品屈服强度142-165MPa相比有较大差异。为满足用户新要求，调整原产品化学成分，采用增加0.01%磷等措施实现屈服强度提高。本文重点研究了160MPa级IF钢的性能控制方法。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

所用材料为从国内某钢厂酸轧线生产的0.65mm厚度产品。主要利用 Mn、P 元素的固溶强化作用，并通过添加 Ti 、Nb 形成 TiC、TiN 、NbC 等析出物，固定钢中 C、N 等固溶原子，实现所需的强度等级。超低碳钢中，Ti、Nb 均可以与 C、N 元素结合，形成析出物。而 Nb 析出物粒度较细且分布弥散，细小的NbC能够抑制钢板在退火过程中晶粒向同一方向的发展，可以起到改善钢板各向异性的作用[4]。但Nb成本高，且Nb-IF钢对工艺比较敏感，为改善IF钢各向异性，同时添加Ti、Nb。根据Multipas连续退火试验试样尺寸要求，将酸轧样板剪切成150mm×450mm规格样板。试验用酸轧卷料成分含量如下表1。

表1 IF钢成分含量(wt%)

1.2 试验方法

实验室应用Multipas连退模拟试验机研究IF钢在不同退火温度条件下产品的组织与性能的变化规律，并探索出适合的退火温度。模拟退火温度为770℃-850℃，每20℃为一个试验温度增量。实验退火温度曲线如图1所示。应用Axio Imager M2m金相镜观察组织形貌；加工标距 80 mm 的拉伸试样，应用Zwick电子材料试验机对样板力学性能进行分析。

图1 Multipas连续退火模拟曲线

光整延伸率试验，在连续热浸镀锌产线开展，研究在适宜退火温度时IF钢在不同光整延伸率下产品的组织与性能的变化规律。应用金相显微镜观察组织形貌；应用电子材料试验机对产品力学性能进行分析。产线光整延伸率试验方案如表2所示。

表2 光整延伸率试验方案

2 试验结果

2.1 实验室连续退火模拟试验

图2为不同退火温度条件下IF钢运用金相显微镜观察到的组织照片。金相组织均为铁素体，770℃、790℃退火温度时晶粒度为9.0级，810℃、830℃、850℃退火温度时晶粒度均为8.5级。随着退火温度升高，再结晶时间变短，利于晶粒长大，晶粒度减小。

图2 试验材料在不同退火温度下的微观形貌

通过连退模拟试验，得到IF钢力学性能随退火温度的变化关系如图3。由图3可以看出，随退火温度升高，屈服强度呈下降趋势，延伸率呈上升趋势；屈服强度在770℃时最高，之后随退火温度升高屈服强度降低，在770-810℃范围内较快下降，810℃以上随温度升高缓慢降低；退火温度每升高10℃，屈服强度减小2-4MPa。随着晶粒尺寸增加，相应的晶界数量就变少，位错滑移遇到晶界阻碍少，滑移加快，屈服强度逐渐减小。

图3 试验材料力学性能随退火温度变化规律

因用户要求延伸率不小于38%，r值要求不小于1.6，退火温度在810℃以上时可确保各力学性能指标有较多富余量。考虑能耗因素及产线实际正负10℃控制能力，退火温度控制在810-830℃为宜。

2.2 产线光整延伸率试验

按照上述退火试验结论，选择退火温度820℃，开展不同光整延伸率对IF钢力学性能的影响规律试验。

在不同光整延伸率下IF钢运用金相显微镜观察到的金相组织均为铁素体，晶粒度为8.5级，无明显差异。IF钢力学性能随光整延伸率的变化关系如图4。随着光整延伸率的增加，样板屈服强度呈上升趋势。光整延伸率对IF钢屈服强度影响较大，对延伸率影响较小。光整延伸率引起样板位错密度增大，材料变形抗力增加，屈服强度增大[5]。光整延伸率每提高0.1%，屈服强度提高3-4MPa。

图4 试验材料力学性能随光整延伸率变化规律

3 结论

通过研究退火温度、光整延伸率对160MPa级IF钢力学性能的影响，得出以下主要结论：

(1)随着退火温度升高，IF钢屈服强度逐渐降低、延伸率逐渐升高，退火温度每升高10℃，屈服强度减小2-4MPa；随着光整延伸率的增加，样板屈服强度呈上升趋势，光整延伸率每提升0.1%，屈服强度提升3-4MPa。

(2)对于160MPa级热镀锌IF钢，退火温度810-830℃、光整延伸率1.0%-1.2%时，可生产出具有8.5级铁素体组织、力学性能优良的产品。