摘 要:通過拉伸試驗、金相檢驗和成形試驗,分析了熱軋卷取溫度對冷軋 DC01鋼板顯微組織 和成形性能的影響。結(jié)果表明:隨卷取溫度由680 ℃升高至730 ℃,冷軋 DC01鋼板的屈服強度和 抗拉強度均呈不同程度的下降趨勢,下降幅度在20~30MPa,斷面收縮率 A80 提升約2%,最高可 達41.5,塑性應(yīng)變比r 提升約0.4,最高可達2.05,加工硬化指數(shù)n 變化不大,冷軋 DC01鋼板的綜 合成形性能與罩式退火 DC01鋼板的相當;在730 ℃高溫卷取條件下,DC01鋼板的熱軋組織和冷 軋組織均為鐵素體+少量珠光體,冷軋過程中再結(jié)晶阻力較小,有利于γ纖維織構(gòu)的形成,使材料 的塑性應(yīng)變比r 大幅提高,從而改善材料的沖壓成形性能;在730 ℃高溫卷取條件下,冷軋 DC01 鋼板的相對錐杯值和脹形高度與罩式退火 DC01鋼板的相當,其沖杯高度達到了罩式退火 DC01 鋼板的86%,綜合成形性能良好。 

關(guān)鍵詞:DC01鋼;卷取溫度;顯微組織;塑性應(yīng)變比;成形性能 

中圖分類號:TG115                                    文獻標志碼:A                                          文章編號:1001-4012(2022)03-0023-03

DC01鋼作為一種典型的冷軋低碳鋼,因其良 好的焊接、冷成形及機械加工性能,被廣泛用于汽 車、家電等行業(yè)。熱軋工藝可以控制鋼中第二相完 全均勻固溶,其工藝制度的好壞對冷軋薄板組織與 性能的影響很大,其中,終軋溫度和卷取溫度是最主要的影響因素。低碳深沖鋼主要實行三高一低的熱 軋制度,即高溫加熱、高溫開軋、高溫終軋和低溫卷 取,目的是讓 AlN 在高溫時固溶,在快速低溫卷取 中避免析出,而在冷軋后退火時緩慢析出[1]。目前, 部分冷軋廠采取以高質(zhì)量產(chǎn)品代替低質(zhì)量產(chǎn)品的供 貨方式來搶占市場,這不僅增加了企業(yè)的運行成本, 還對 DC01鋼產(chǎn)品的成形性能提出了更高要求[2]。

筆者采用力學性能測試、金相檢驗和成形試驗, 分析了熱軋工藝中的卷取溫度對冷軋 DC01鋼板顯 微組織和成形性能的影響,以期為該類鋼板的應(yīng)用 與發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 試驗材料與方法 

1.1 試驗材料 

試驗材料為DC01鋼,其化學成分見表1。常規(guī) DC01鋼板的生產(chǎn)工藝流程為高爐→轉(zhuǎn)爐→連鑄→ 熱連軋→冷連軋→退火,最終產(chǎn)品的厚度為1mm。

1.2 試驗方法 

熱軋工藝、酸洗后軋制壓下率及冷軋工藝參數(shù) 如表2所示。在冷軋 DC01鋼板上沿與軋制方向成 0°,45°,90°等3個方向分別取樣。經(jīng)罩式退火處理 后的 DC01鋼板(簡稱罩退 DC01鋼板)作為對比試 樣。采用 Zwick-Roell/Z100 型拉伸機進行力學性 能 測 試 。采 用OLYMPUS-PMG3型 光 學 顯 微 鏡 ,對試樣的顯微組織進行觀察。成形試驗采用 145- 60-ERICHSEN 型板材成形試驗機,包括沖杯試驗、 脹高試驗和錐杯試驗。沖杯試驗評價指標為最大成 形力條件下的沖杯高度,該值與塑性應(yīng)變比密切相 關(guān)。脹高試驗用于評價材料的脹形性能,評價指標 為脹形高度,主要受加工硬化指數(shù)影響。錐杯試驗 可用于評價金屬板材拉深和脹形兩種成形性能,評 價指標選用相對錐杯值,以避免對數(shù)據(jù)離散度的影 響,該值與加工硬化指數(shù)、塑性應(yīng)變比密切相關(guān)。

2 試驗結(jié)果與分析 

2.1 卷取溫度對試樣力學性能的影響 

由表3可見:隨卷取溫度的升高,兩種 DC01鋼 板的屈服強度和抗拉強度均呈下降趨勢,下降幅度 在20~30MPa,斷面收縮率 A80 上升約2%,塑性 應(yīng)變比r 提升約0.4,加工硬化指數(shù)n 變化不大;在 730 ℃卷取溫度條件下,冷軋 DC01鋼板的大部分 力學性能都比罩退 DC01鋼板好,這表明在該卷取 溫度下,冷軋 DC01鋼板的脹形性能、翻邊性能和彎 曲性能較好,同時具有一定的拉深性能和抗起皺性 能,拉深沖杯過程中,拉深件的制耳高度較小[3]。

2.2 卷取溫度對試樣顯微組織的影響 

由圖1可見:DC01鋼板熱軋和冷軋后的組織 均為鐵素體+少量珠光體;在相同卷取溫度下,與 DC01鋼板熱軋組織相比,DC01鋼板冷軋組織較細 小;依據(jù) GB/T6394-2002《金屬平均晶粒度測定 法》標準,對不同卷取溫度下 DC01鋼板熱軋組織的 晶粒度進 行 評 級,結(jié) 果 均 為 8.5 級,表 明 在 680~ 710℃卷取溫度條件下,熱軋 DC01鋼板均已完成再 結(jié)晶過程,僅部分碳元素的固溶程度和 AlN 的析出 程度不同[4] ;對比不同卷取溫度下 DC01鋼板的冷軋 組織,卷取溫度為680℃時,DC01鋼板冷軋組織晶粒 尺寸較細小,晶粒度評級為10.0 級;710 ℃和730 ℃ 卷取溫度條件下 DC01鋼板冷軋組織的晶粒尺寸差 別不大,晶粒度評級均為9.0級,這與罩退 DC01鋼板 晶粒度評級相等,僅在珠光體分布形態(tài)上存在差異, 分析主要是因為在較高的卷取溫度下,珠光體轉(zhuǎn)變充 分,DC01鋼板冷軋組織中少量偏聚的珠光體形成于 熱軋工藝階段[5-6]。另外,高卷取溫度下,AlN 充分析 出,珠光體轉(zhuǎn)變充分使得鐵素體基體純凈度大大提 升,在后續(xù)退火過程中再結(jié)晶晶粒長大阻力減小。退 火工藝具有加熱速率快、均熱時間短的特點,這使得 再結(jié)晶過程比 AlN 析出優(yōu)先發(fā)生,有利于γ纖維織 構(gòu)(<111>‖法向 ND)的形成,材料的塑性應(yīng)變比r大 幅提高,從而改善材料的沖壓成形性能[4-6]。

2.3 卷取溫度對試樣沖壓成形性能的影響 

由圖2可見:隨卷取溫度的升高,冷軋 DC01鋼 板的沖杯高度 H、相對錐杯值η 逐漸增大,脹形高 度h 先增大后減小;在卷取溫度為730 ℃時,冷軋 DC01鋼板的相對錐杯值和脹形高度與罩退 DC01 鋼板的相當,其沖杯高度達到了罩退 DC01沖杯高 度的86%,這與高溫卷取條件下鐵素體基體純凈度 更高、退火過程中再結(jié)晶晶粒長大阻力更小、更利于 形成γ纖維織構(gòu)密切相關(guān)[5-6]。γ纖維織構(gòu)越多,塑 性應(yīng)變比r 越大,在沖壓成形過程,材料越容易在寬 度方向上發(fā)生變形,厚度方向上越不容易發(fā)生變形 或減薄。綜上所述,高卷取溫度條件下,冷軋 DC01 鋼板具有優(yōu)良的沖壓成形性能。

3 結(jié)論

(1)隨卷取溫度的升高,冷軋 DC01鋼板的屈 服強度和抗拉強度均呈不同程度下降趨勢,下降幅 度在20~30 MPa,斷面收縮率 A80 提升約2%,最 高 可 達 41.5,塑 性 應(yīng) 變 比r提 升 約 0.4,最 高 可 達2.05,加工硬化指數(shù)n 變化不大。冷軋 DC01鋼板 的綜合成形性能與罩退 DC01鋼板的相當。 

(2)在730 ℃高溫卷取條件下,DC01鋼板的熱 軋組織和冷軋組織均為鐵素體+少量珠光體,冷軋 過程中再結(jié)晶阻力較小,有利于γ纖維織構(gòu)的形成, 使材料的塑性應(yīng)變比r 大幅提高,從而改善材料的 沖壓成形性能。 

(3)在730 ℃高溫卷取條件下,冷軋 DC01鋼 板的相對錐杯值和脹形高度與罩退DC01鋼板的相當,其沖杯高度達到了罩退 DC01鋼板沖杯高度的 86%,表明綜合成形性能良好。

參考文獻: 

[1] 王素芬.低 碳 薄 板 冷 軋 及 連 續(xù) 退 火 過 程 組 織 預 測 [D].秦皇島:燕山大學,2013. 

[2] 尹翠蘭.冷軋SPCC帶鋼沖壓性能分析與優(yōu)化[J].山 東冶金,2015,37(3):28-31. 

[3] 倪洪啟,劉相華,王國棟.超級鋼板料沖壓性能的拉伸 試驗研 究 [J].材 料 科 學 與 工 藝,2008,16(5):702- 703,707. 

[4] 王巖,趙愛民,陳銀莉,等.卷取溫度對低碳鋼組織性 能及 AlN 析出行為的影響[J].北京科技大學學報, 2010,32(6):748-752,791. 

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[6] 李建英,姚勇創(chuàng),孫璐,等.卷取溫度對連退低碳鋼帶 性能的影響[J].中國冶金,2019,29(4):43-46.

<文章來源> 材料與測試網(wǎng) > 期刊論文 > 理化檢驗－物理分冊 > 58卷 > 3期 (pp:23-25)>