劉 冰,朱萬(wàn)軍,曹 藝,李瑩瑩,劉富東

（遼寧科技學(xué)院 遼寧省本溪低品位非伴生鐵礦優(yōu)化應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧 本溪 117000）

隨著汽車行業(yè)飛速發(fā)展，能源問(wèn)題備受社會(huì)關(guān)注，先進(jìn)高強(qiáng)鋼成為汽車行業(yè)首選，高性能高強(qiáng)鋼將占汽車用鋼的主流[1-3]。Q&P鋼具有高強(qiáng)度和良好的塑韌性，主要應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)件中。Q&P工藝原理是加熱到奧氏體化區(qū)（或兩相區(qū)）等溫保溫一段時(shí)間后快速冷卻到Ms和Mf間的淬火溫度并保溫，產(chǎn)生適量的馬氏體，隨后升溫到配分溫度并恒溫一段時(shí)間，確保殘留奧氏體富碳過(guò)程完成[4-7]。Q&P鋼室溫組織是貧碳的板條馬氏體和富碳?xì)埩魥W氏體，馬氏體組織保證了鋼的強(qiáng)度，鋼的強(qiáng)度最高可以達(dá)到1500 MPa，而對(duì)應(yīng)塑性仍有15%[8-9]。

為研究熱處理工藝對(duì)熱軋Q&P鋼組織和性能的影響，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行冶煉和軋制之后 ，對(duì)熱軋鋼板采用不同緩冷溫度和配分時(shí)間進(jìn)行熱處理，分析不同工藝參數(shù)對(duì)熱軋Q&P鋼組織和性能的變化規(guī)律。

1 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)方法

化學(xué)成分是鋼良好性能的基礎(chǔ)。Q&P鋼中添加合適的C、Mn、Si元素可以提升鋼板的強(qiáng)度。本試驗(yàn)用鋼的成分如表1所示，利用冶金實(shí)驗(yàn)基地真空感應(yīng)爐冶煉，并熱鍛成30mm厚板坯，利用軋鋼實(shí)驗(yàn)室300熱軋機(jī)經(jīng)8道次軋成軋成2.7mm熱軋鋼板，軋制規(guī)程如表2所示。利用JMatpro軟件進(jìn)行相變溫度仿真分析，分析表明奧氏體轉(zhuǎn)變溫度在690℃～830℃。利用公式計(jì)算出馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度Ms為375℃，結(jié)束轉(zhuǎn)變溫度Mf為160℃。

表1 試驗(yàn)鋼化學(xué)成分（%）

表2 熱軋壓下規(guī)程

本試驗(yàn)的熱處理退火工藝方案一是將試驗(yàn)鋼加熱至900℃，保溫240s，然后緩冷（空冷）至700℃、750℃和800℃，接著快速冷卻（油冷）至350℃配分溫度，保溫180s，進(jìn)行配分處理，然后快速冷卻至室溫，通過(guò)對(duì)其力學(xué)性能的檢測(cè)，分析緩冷段溫度對(duì)其組織性能的影響。方案二是將試驗(yàn)鋼加熱至900℃，保溫240s，然后緩冷（空冷）至750℃，接著快速冷卻（油冷）至350℃配分溫度，保溫120s、180s和240s，進(jìn)行配分處理，然后快速冷卻至室溫，通過(guò)對(duì)其力學(xué)性能的檢測(cè)，分析配分時(shí)間對(duì)其組織性能的影響。熱處理試驗(yàn)結(jié)束后利用掃描電鏡分析其微觀組織，利用100KN萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)其力學(xué)性能。如圖1、圖2所示。

圖1 緩冷段溫度的對(duì)比

圖2 配分時(shí)間的對(duì)比

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

Q&P鋼力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果如表所示3所示。對(duì)比1#，2#，3#力學(xué)性能結(jié)果，分別緩冷至700℃，750℃和800℃的試驗(yàn)鋼，隨著緩冷溫度的升高，抗拉強(qiáng)度逐漸降低，延伸率逐漸降低。對(duì)比4#，2#, 5#力學(xué)性能結(jié)果，淬火至350℃，分別配分120s ，180s和240s的試驗(yàn)鋼，隨著配分時(shí)間的加長(zhǎng)，抗拉強(qiáng)度逐漸降低，延伸率逐漸降低。

表3 試驗(yàn)鋼力學(xué)性能結(jié)果

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)鋼組織分析，1#，2#，3#試驗(yàn)鋼，分別緩冷至700℃，750℃和800℃， 1#為大量鐵素體和珠光體組織，2#組織為相對(duì)1較少的鐵素體和珠光體組織，3#為鐵素體，珠光體和少量粒狀貝氏體，并且3#組織較為粗大，1#組織最細(xì)。4#，2#，5#試驗(yàn)鋼，分別是淬火至350℃，分別配分120s，180s和240s，可以看出，2#組織為鐵素體和珠光體組織，4#為鐵素體，珠光體加少量粒狀貝氏體，5#為鐵素體，珠光體，和粒狀貝氏體組織，其中5#組織最粗大。

1# 緩冷至700℃; (b) 2# 緩冷至 750℃; (c) 3# 緩冷至800℃; (d) 4#配分時(shí)間120s; (e) 5# 配分時(shí)間240s

通過(guò)對(duì)Q&P鋼熱軋實(shí)驗(yàn)研究，從力學(xué)性能和組織分析結(jié)果來(lái)看，熱軋Q&P鋼的性能和組織與常規(guī)冷軋方式有著一定的差距，可能存在兩方面原因，第一，由于直接采用熱軋實(shí)驗(yàn)方法，沒(méi)有經(jīng)過(guò)冷軋實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步壓縮和加工硬化，導(dǎo)致軋制后的組織比較粗大，性能較冷軋后熱處理的Q&P鋼低，此原因可通過(guò)進(jìn)一步減薄熱軋板厚度來(lái)改善；第二，熱處理工藝過(guò)程中的快速冷卻段，快速冷卻速度稍低，導(dǎo)致最終組織為鐵素體、珠光體和少量貝氏體，此原因可以通過(guò)提升快速冷卻速度來(lái)改善。根據(jù)試驗(yàn)鋼的試驗(yàn)結(jié)果，其規(guī)律性可為冷軋熱處理試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定提供參考，如能實(shí)現(xiàn)熱軋Q&P鋼的開(kāi)發(fā)，將減少生產(chǎn)工藝縮短生產(chǎn)周期。根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)鋼的力學(xué)性能，可作為汽車面板使用，其強(qiáng)度和延伸率可以滿足汽車面板需求。

圖3 不同熱處理工藝下試驗(yàn)鋼的掃描組織

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