退火工艺对Ti_IF钢合金化热镀锌板微观组织织构的影响

周亚梅

(武汉钢铁集团公司技术中心,湖北武汉430080)

摘　要:研究了再结晶退火温度、退火时间对Ti2IF钢合金化热镀锌板的钢基组织织构及析出相的影

响。研究结果表明:在生产中控制退火温度>800℃,退火时间≥60s,维持机速约60m/min,可获得具

有完全再结晶钢基组织、有利织构和较多析出相的产品。此钢板具有优良的成型性能,能够满足用户的

要求。

关键词:IF钢;退火工艺;合金化热镀锌板;组织织构

中图分类号:T G111.7　　文献标识码:A　　文章编号:100121447(2006)022*******

E ffect of annealing process on microstructure and texture

of alloying hot dip galvanized Ti2IF sheet

ZHOU Ya2mei

(T echnology Center,Wuhan Iron and Steel Corp.,Wuhan430080,China)

Abstract:The effect of recrystallizatio n annealing temperat ure and annealing time on t he

micro st ruct ure and precipitation p hase of alloying hot dip galvanized sheet are investiga2

ted in t his paper.The result s show t hat an ideal p roduct wit h complete recrystalizing

mat rix st ruct ure,advantageous text ure and more p recipitated p hases can be obtained by

controlling t he process parameters such as annealing temperat ure of steel(>800℃),

annealing time(60s)and corresponding galvanization speed(60m/min)in rolling pro2

duction.The steel sheet has better formability and can meet requirement s of customers.

K ey w ords:IF steel;annealing process;alloying hot dip galvanized sheet;st ruct ure and

text ure

　　IF钢又称无间隙原子钢,是指在超低碳钢中加入足够量的Ti或Nb,使钢中C、N原子完全被固定成碳氮化合物,钢中没有间隙固溶原子存在,从而具有优异的深冲性能和非时效性。随着汽车工业的快速发展,对涂层钢板的性能要求越来越高。因此,以IF钢作基板的合金化热镀锌钢板,因具有优良的成型性、耐腐蚀性、涂漆性和焊接性,在国外汽车工业中得到广泛应用[1][2]。目前国内汽车厂迫切要求武钢提供这种产品。

本次试验研究旨在探讨现场退火工艺对Ti2 IF钢合金化热镀锌板(武钢牌号WSXH)钢基微观特性的影响,建立适宜的工艺制度,以获得优良成型性能,满足汽车制造厂的要求。为此,通过控制试验钢的化学成分和在相同轧制工艺条件下,采用不同的退火温度和退火时间(机组速度)进行试验,然后对各组试样的钢基微观结构及n、r值进行测试分析。探明了在工业生产中Ti2IF钢合理的退火工艺,试制出具有良好微观组织织构,成型性优异的IF钢合金化热镀锌钢板,经用户试用,取得了满意的效果。

1　试验方案设计

1.1　试验料的化学成分

试验用料采用武钢生产的超低碳加Ti处理的IF钢,牌号为WSXH,其化学成分见表1。

可以看出,WSXH钢中的w(C)、w(Mn)、

・

1

2

・

2006年　4月第34卷第2期

钢铁研究

Research on Iron&Steel

　　Ap r.2006

Vol.34　No.2

作者简介:周亚梅(1952-)女,江苏淮安人,教授级高工,主要从事表面工程和新产品开发研究工作.

表1试验料WSXH 的化学成分(w B )

%

C Si Mn P S Als Cu Ti N 0.0036

0.017

0.107

0.007

0.006

0.067

0.035

0.052

0.003

w (N )都很低,特别是w (C )≤0.005%,w (N )≤0.003%时,可以保证钢具有较高的韧性和塑性,

提高成品的成形性能。

1.2　试验料的轧制工艺

据文献[3][4]介绍,IF 钢的热轧工艺采用一低两高制度,即低的板坯加热温度,高的终轧温度和高的卷取温度,因此采用原来研究定型的设定温度,加热温度为1200℃左右,终轧温度为>900℃,卷取温度>650℃;冷轧采用大变形量工艺即冷轧压下率≥75%。

试验料轧制工艺按设定要求控制良好。高温终轧和高温卷取以利于碳氮化物的析出和聚积,促进形成均匀的铁素体晶粒,从而有利于提高r 值。高的冷轧压下率,增加了钢中的储蓄能,有利于钢更快地完成再结晶,获得良好的再结晶织构,提高深冲性能。

1.3　退火工艺试验

钢板冷轧后晶粒歪扭,位错堆集产生应变硬化,使内应力和强度增高。再结晶退火使其组织发生回复、再结晶形核、晶粒长大和织构形成的过程[5]。因此,退火工艺对成品的最终性能影响很大。为了得出Ti 2IF 钢合金化热镀锌板的适宜的退火温度和退火时间,在现场工艺中采用如表2

所示的三组退火工艺进行试验,统一进行热镀锌、合金化处理并取样。然后对三组试样按金相、x 射线衍射和透射电镜试样尺寸要求进行剪样并标明轧制方向,再用盐酸溶液脱去表面锌层后进行钢基微观组织织构观察。同时,对每组试样剪取与轧制方向成0°、45°、90°的小试样,每个方向取平行样三块,尺寸均为35mm ×260mm ,经加工后进行成形参数n 、r 值测定。

表2　试验料WSXH 退火主要工艺参数

试样号

机组速度

/(m ・min 21)

退火温度

/℃

退火时间

/s

16075060270790513

55

820

65

2　试验结果及讨论

2.1　基板金相组织分析

对退火后的1、2、3号试样金相观察,在中心检测所金相室金相光学显微镜下完成,Ti 2IF 钢合金化热镀锌板钢基金相检验结果如表3和图1、2、3所示。

表3　试验板WSXH 金相检验结果

试样号

组　　织

晶粒度

夹杂物

氧化物　　氮化钛

夹杂物分布形态1冷轧纤维组织(变形F +碳化物)-B 0.5级　　D 0.5级弥散分布2冷轧纤维组织(变形F +碳化物)

-B 0.5级　　D 0.5级弥散分布3

铁素体+三次渗碳体

8级

B 0.5级　　D 0.5级

弥散分布

注:因金相观察到1、2号试样的表面、断面组织相同,故两个试样拍一份照片

　　金相检验结果显示:三组退火试样的夹杂物呈弥散分布均小于1级,说明钢质纯净。第一组的1号试样和第二组的2号试样在退火温度分别为750℃、790℃,退火时间分别为60s 、51s 的条件下,均尚未完全再结晶,金相组织基本上保持冷变形纤维组织,说明Ti 2IF 钢合金化热镀锌板

在由于退火温度偏低、退火时间较短,很难充分地完成再结晶。第三组的3号试样在退火温度820℃、退火时间65s 工艺下金相组织为铁素体+三次渗碳体,晶粒度8级,晶粒形状等轴,晶界不显现的晶粒较多,说明再结晶充分,织构形成好,对成型性有利。

・22・　　　钢铁研究

第34卷

图1　1、2号试样表面组织×

200

图

2　1、2号试样断面组织×

500

图3　3号试样表面组织×200

2.2　织构分析

Ti 2IF 钢合金化热镀锌板的成型性能直接与基板的织构有关[2,3]。其有利织构为(111)、(433)、(332),不利织构为(100)、(310)、(110)。为了研究IF 钢合金化热镀锌板的成型性能,对基板的织构进行了测量,定义织构结构指数定义为:

　　　　R =

P 111+P 332+P 433P 110+P 100+P 310

即有利织构衍射强度总和与不利织构衍射强

度总和之比。对于Ti 2IF 钢合金化热镀锌板,为了保证成型性,R 值一般应≥6。因第一组1号和

第二组2号试样的金相组织相同,所以省去1号样,对2号试样和第三组3号试样进行X 射线衍射测试和成形参数n 、r 值测定,其测量结果如图4、图5和表4

。

图4　2

号试样反极图

图5　3号试样反极图

由表4和图4、图5的反极图可知,2号试样

是由于再结晶不充分,钢基组织大部分仍为冷轧态组织,织构参数R 值很低,有利(111)织构百分比较少,故成形参数n 、r 值低,成型性能不好;3号试样再结晶完全,有利(111)织构的百分比高,织构参数R 值大,具有高的n 、r 值。高的r 值是指钢在变形时在宽度方向的应变远大于厚度方向的应变,说明钢中平行于板面的(111)织构发达,钢中的原子易于流动。高的n 值表明钢抵抗不均匀变形性好,故具有优异的成型性能。可以看出,

R 值、

(111)织构百分比与r 值三者在数值大小上基本具有一一对应的关系,即R 值越大,(111)织构百分比值也越大,r 值也越大。

・

32・第2期周亚梅,退火工艺对Ti 2IF 钢合金化热镀锌板微观组织织构的影响　　

表4　试验板WSXH 织构测量结果与n 、r 值比较

试样号

P (I μ/Is )

(111)　　(433)　　(332)　　(100)　　(310)　　(110)R (111)织构/% γ20

n 2024.0　　　2.1　　　2.1　　　0.5　　　0.3　　　0.63.8301.2150.1923

10.7　　　4.0　　　2.6　　　1.0　　　0.2　　　0.1

11.1

72

1.86

0.23

2.3　基板析出相

用透射电镜对2号和3号试样的基体析出相种类、形态尺寸及分布进行观察,结果见表5和图6、7。

表5　试验板WSXH 基板透射电镜观察结果

试样号

析出相种类

形　　态

较大析出相尺寸/nm 细小析出相

尺寸/nm

析出相数量

2TiN 、TiS 、TiC 、AlN 、Ti 4C 2S 2主要方形和矩形,细小球形100～200　20～100<20

很少3

TiN 、TiS 、TiC 、AlN 、Ti 4C 2S 2

主要方形和矩形,细小球形

60～200

7～15

较多

图6　2号试样的基体析出相

透射电镜观察得出,二种试样的析出相形貌

和种类基本相同,主要是由TiN 、Ti 4C 2S 2、TiS 组成。TiN 以矩形或者方形见多,而Ti

4C 2S 2和TiS 多以圆形、多边形和椭圆等形貌存在,分布均匀。3号试样退火充分,基体上分布有大、小不等的较多的第二相析出粒子,且较大尺寸的二相粒子析出较多。相比,2号试样退火不完全,基体上的二相粒子析出很少,这与前述第二种试样有利织构强弱和r 值高低的结果是一致的。

此外,根据以上选出的退火工艺制度在生产中予以实施,进行了热镀锌合金化工业性生产,试制出具有优良成型性和镀层抗粉化性的Ti 2IF 钢合金化热镀锌钢板WSXH 超过2900t ,供南京依维柯汽车有限公司冲压面包车较复杂变形的左/右侧雨檐、后雨檐和复杂变形的弯角雨檐效果良

好,冲压合格率达100%,满足用户使用要求。

图7　3号试样的基体析出相

3　结论

(1)当钢中w (C )≤0.005%、w (N )≤0.003%时,在退火温度750℃、退火时间60s (机组速

度60m/min )和退火温度790℃、退火时间51s

(机组速度70m/min )两种退火工艺下基板再结晶不完全,基本上保持冷变形纤维组织,成型性能差。

(2)采用退火温度820℃、退火时间65s (机组速度55m/min )的工艺,基板再结晶充分,钢基组织为铁素体+三次渗碳体,晶粒度8级,晶粒尺寸较大,具有优异的成型性能。

(3)试验证明:Ti 2IF 钢合金化热镀锌板经退

・42・　　　钢铁研究

第34卷

火后,其(111)的织构百分比、r 值的大小基本上与织构参数R 值成正比关系。

(4)试验结果指出:生产采用退火温度>800℃、退火时间≥60s 、机组速度约60m/min ,合金化板温约550℃,能够生产出具有优良成型性和抗粉化性的Ti 2IF 钢合金化热镀锌板WSXH ,满足用户使用要求。

参考文献

[1]　三吉康彦.表面处理钢板[A ].日本专家腐蚀与防护学术研

讨会报告文集[C],1994.

[2]　C.E.Lordan ,K.M.G oggins ,A.R.Marder.Interfacial Layer

Development in Hot -Dip Galvanneal Coatings on Intersitial Tree (IF )Steel[A ].Metallurgical and materials Transactions [C],1994,25A (10).

[3]　鹭山崂.热镀锌钢板的合金化行为和皮膜结构[J ].N KK 技

报,1991,(6):135.

[4]　茹　铮.Zn 2Fe 合金化热镀锌板的开发和研究[A ].薄板深

加工研究论文集(第六集)[C],1995.

[5]　李九岭.带钢连续热镀锌[M ].北京:冶金工业出版社,

1995.

(收稿日期:2005201219)

(上接第12页)

(2)目前,转炉平均冶炼周期可控制在35min 左右,为满足CSP 连铸生产宽断面铸坯的节

奏要求,还需进行缩短转炉冶炼周期的转炉高效化工艺研究和提高终点命中率的转炉自动化炼钢技术研究,将转炉冶炼周期缩短至29～30min 。

(3)以马钢目前生产水平,可使L F 炉的平均精炼周期控制在33min 以内,能满足t Re f ine ≤t CC ,实现多炉连浇。为进一步提高L F 炉缓冲能力,满足CS P 连铸生产宽断面铸坯的节奏要

求,还需进行L F 精炼高效化工艺研究,主要包括提高L F 炉成渣速度工艺研究、L F 加热速率优化工艺研究等。通过精炼工艺的改进,将精炼、加热时间缩短在25mi n 以内。

(收稿日期:2005201207)

武钢成功研制新一代净水剂

武钢冶金渣公司成功研制出新一代净水剂,近日申请了国家专利。

据了解,这种新型净水剂名叫聚硅硫酸铁(P FS S ),充分吸收了目前市面上最先进的聚硅和聚铁优点,具有用量少、无毒副作用、净水效果好等突出特点,能广泛用于钢铁企业生产废水、造纸、印染等重度污染废水及生活污水的净化处理等。它使钢渣和水渣的资源化利用成功地进入了化工领域,解决了钢渣在传统领域中应用时由于f -CaO 存在而导致的性能不稳定的国际性难题,也克服了冶金渣利用时需要长途运输的难题。

据介绍,该公司每年处理钢渣140万t 、水渣280多万t ,用冶金渣生产聚硅硫酸铁具有相当可观的经济效益和社会效益。利用工业废渣,生产聚硅硫酸铁的成本不高,可以替代目前武钢正在使用的大部分净水剂,为发展循环经济、综合利用冶金渣开辟了一条新路子。

(摘自中国冶金信息网)

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52・第2期周亚梅,退火工艺对Ti 2IF 钢合金化热镀锌板微观组织织构的影响