孫成錢 張 宇 時曉光 董 毅 劉仁東 徐榮杰

(鞍鋼集團鋼鐵研究院，遼寧 鞍山 114009)

熱軋酸洗鋼板是在熱連軋機上熱軋，隨后經(jīng)酸洗機組酸洗去除氧化鐵皮，表面質(zhì)量和使用性能介于熱軋板和冷軋板之間的中間產(chǎn)品，是部分熱軋鋼板和冷軋鋼板的理想替代品[1- 2]。目前，鋼鐵市場行情嚴峻，由于熱軋酸洗鋼板的表面質(zhì)量比熱軋鋼板好，生產(chǎn)成本比冷軋鋼板低，因此是鋼鐵企業(yè)盈利比較豐厚的產(chǎn)品之一。

本文研制的低碳薄鋼板，是先在1 780 mm熱連軋機上熱軋，然后在1 700 mm酸洗機組上酸洗獲得的，并檢測了試制鋼板的顯微組織、力學性能和成形性能。

1 試制鋼板的化學成分

1.1 化學成分和試制工藝

試制鋼板的化學成分見表1。

表1 試制鋼板的化學成分(質(zhì)量分數(shù))Table 1 Chemical composition of the trial- produced steel plate (mass fraction) %

試制鋼板在1 780 mm熱連軋機上熱軋及1 700 mm酸洗機組上酸洗。工藝路線為：鐵水預處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→爐外精煉→連鑄→加熱→軋制→層流冷卻→卷取- 開卷- 酸洗- 卷取。具體的操作過程為：將厚度為230 mm的連鑄坯加熱至1 220 ℃保溫約2 h，隨后熱軋，終軋溫度880～900 ℃；鋼板出精軋機組后以大于50 ℃/s的速度冷卻至660～690 ℃卷取，然后鹽酸酸洗，酸洗拉矯延伸率1.5%，成品鋼板厚度1.8 mm。

1.2 組織和性能

鋼板經(jīng)熱軋和酸洗卷取后取樣檢測其組織和性能。金相試樣和拉伸試樣均在鋼板1/4寬度處切取。拉伸試樣為縱向標準試樣。鋼板的成形性試驗在某汽車廠的沖壓機上進行。

2 試驗結果與分析

2.1 顯微組織

試制鋼板的顯微組織見圖1。

由圖1可知，試制鋼板的顯微組織主要由鐵素體和珠光體組成，珠光體沿晶界分布，鐵素體晶粒度為9級。

2.2 力學性能

圖1 試制鋼板的顯微組織(4%硝酸酒精溶液腐蝕)Fig.1 Microstructures of the trial- produced steel plate (etched in 4% Nital)

測定力學性能的試樣在試制鋼板卷的頭部、中部和尾部縱向切取。鋼板的力學性能檢測結果見表2。

表2 試制鋼板的力學性能Table 2 Mechanical properties of the trial- produced steel plate

由表2可知，試制鋼板的力學性能良好，抗拉強度大于310 MPa，屈服強度高達200 MPa以上，斷后伸長率大于42%，塑性應變比r值0.5～0.6，應變硬化指數(shù)n值0.19～0.21。

2.3 成形性能

材料的成形極限圖(FLD)表明了常用應變范圍內(nèi)成形極限曲線(FLC)的形狀和對應的應力狀態(tài)，能較直觀和準確地表征材料的成形性能，是評價和預測材料成形性能的重要依據(jù)[3]。

通過對一側(cè)表面印有網(wǎng)格的試樣進行脹形變形直至某個局部產(chǎn)生縮頸或破裂，測量縮頸區(qū)或破裂區(qū)附近發(fā)生畸變網(wǎng)格的長短軸應變，分別作為縱軸和橫軸的坐標數(shù)據(jù)標于圖中，繪制出成形極限圖[4]。

汽車用鋼板幾乎全部是沖壓成形，而沖壓過程由拉延或脹形組成，鋼板的成形性能決定于這兩個變形過程。采用AMSME4.1成形分析軟件對試制的厚度為1.8 mm的熱軋酸洗鋼板進行了成形性能分析，繪制出成形極限圖(FLD)，如圖2所示。由圖2可以看出，試制的熱軋酸洗鋼板成形極限值為22.777%(目標值為大于10%)，因此，該鋼板的成形結果是安全的。

圖2 試制鋼板的成形極限圖Fig.2 Forming limit diagram for the trial- produced plate

3 工業(yè)試生產(chǎn)

工業(yè)試生產(chǎn)的鋼板現(xiàn)已成功沖壓成汽車零件并應用于某汽車廠，沖壓零件見圖3。

4 結論

(1)通過在1 780 mm熱連軋機上熱軋和1 700 mm酸洗機組上酸洗試制的低碳薄鋼板的顯微組織主要由鐵素體和珠光體組成，鐵素體晶粒度為9級，鋼板的抗拉強度大于310 MPa，屈服強度達到200 MPa以上，斷后伸長率大于42%，塑性應變比r值0.5～0.6，應變硬化指數(shù)n值0.19～0.21。

圖3 由試制鋼板沖壓的零件Fig.3 Parts Stamped from the trial- produced plate

(2)工業(yè)試制的厚1.8 mm鋼板的最小成形極限值為22.777%(目標值為大于10%)，因此，使用由試制鋼板沖壓的零件是安全的。