北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文研究了化學(xué)成分及工藝參數(shù)對(duì)超低碳（TINB）IF鋼組織和性能的影響規(guī)律，特別是對(duì)深沖性能的影響?；瘜W(xué)成分方面主要是C、N間隙原子和TI、NB微合金元素的影響，工藝參數(shù)的影響包括熱軋終軋溫度、冷卻方式、卷取溫度、冷軋壓下率和退火溫度及保溫時(shí)間。并結(jié)合首鋼生產(chǎn)設(shè)備條件，確定首鋼超低碳（TINB）IF鋼生產(chǎn)工藝要點(diǎn)。達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。進(jìn)行了化學(xué)成分設(shè)計(jì)，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了冶煉、熱軋、冷軋和模擬連續(xù)退火等實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明C40PPM、N30PPM，TI、NB微合金元素的添加量能夠完全固定C、N間隙原子時(shí)，超低碳（TINB）IF鋼獲得良好的成形性能。熱軋工藝對(duì)最終組織和性能的影響規(guī)律表明熱軋終軋溫度和冷卻方式對(duì)最終組織和性能的影響不大，高溫卷取有利于R值的提高。冷軋和模擬連續(xù)退火實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)冷軋總壓下率達(dá)到75時(shí)，850退火后R值就達(dá)到180以上，并隨壓下率的增大而上升，直到85時(shí)，R值達(dá)到208左右，當(dāng)冷軋總壓下率達(dá)到90時(shí)，R值開始下降。超低碳（TINB）IF鋼熱軋板經(jīng)80壓下率冷軋后，在模擬連續(xù)退火條件下，當(dāng)退火溫度低于850時(shí)，R值隨退火溫度的上升而上升，850以上時(shí)，R值受退火溫度影響不明顯，R值保持在195左右。在850以上模擬連續(xù)退火條件下，當(dāng)保溫時(shí)間達(dá)到60S以上，R值受保溫時(shí)間影響很小。XRD和EBSD實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明超低碳（TINB）IF經(jīng)奧氏體區(qū)熱軋后具有弱的111織構(gòu)和比例相當(dāng)?shù)?00高斯織構(gòu)，經(jīng)75以上壓下率冷軋后，111和100織構(gòu)組分均增加，且增加的幅度相當(dāng)，模擬連續(xù)退火后，111織構(gòu)組分進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)100織構(gòu)組分大幅減弱。111織構(gòu)主要為111110和111112織構(gòu)，模擬連續(xù)退火后111112織構(gòu)占主導(dǎo)。關(guān)鍵詞（TINB）IF鋼，深沖性能，R值，N值I北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文IISTUDYONMICROSTRUCTURE,PROPERTIESANDTEXTUREOFEXTRALOWCARBON（TINB）IFSTEELABSTRACTTHISPAPERSTUDIEDTHEEFFECTOFCHEMICALCOMPOSITION（C,N,TIANDNB）ANDPROCESSPARAMETERS（FINALROLLINGTEMPERATURE,COOLINGDOWNMETHOD,COILINGTEMPERATUREOFHOTROLLING,COLDROLLINGREDUCTION,ANDANNEALINGTEMPERATUREANDSOAKINGTEMPERATURETIME）ONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFEXTRALOWCARBON（TINB）IFSTEEL,ESPECIALLYONDEEPDRAWABILITYMEANWHILE,COMBINEDMANUFACTURINGFACILITY,PRODUCINGPROCESSOFEXTRALOWCARBON（TINB）IFSTEELWASDEFINEDINSHOUGANGANDTHEPREDICTINGDESTINATIONWASREACHEDTHECHEMICALCOMPOSITIONWASDESIGNED,ANDSTEELMAKING,HOTROLLING,COLDROLLINGANDSIMULATINGCONTINUESANNEALINGETALEXPERIMENTSWERECARRIEDOUTINTHELABORATORYTHERESULTSSHOWWHENC40PPM,N30PPM,FREECARBONATOMSARECOMPLETELYSCAVENGEDBYADDEDMICROALLOYINGELEMENTSTIANDNB,EXTRALOWCARBON（TINB）IFSTEELOBTAINSEXCELLENTFORMABILITYTHEEFFECTRULESOFHOTROLLINGONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFFINALPRODUCTSHOWTHEEFFECTOFFINALROLLINGTEMPERATURE,COOLINGDOWNMETHODOFHOTROLLINGONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFFINALPRODUCTISNOTMARKED,HIGHERCOILINGTEMPERATUREFAVORSIMPROVINGRVALUETHERESULTSOFCOLDROLLINGANDSIMULATINGCONTINUESANNEALINGEXPERIMENTSSHOWWHENTOTALCOLDROLLINGREDUCTIONREACHES75,RVALUECANREACHABOVE180AFTERANNEALINGANDINCREASESWITHTHECOLDROLLINGREDUCTIONGROWTH,UNTIL85,RVALUEREACHESABOUT208,THENRVALUEBEGINSTODECREASEWHENTOTALCOLDROLLINGREDUCTIONREACHES90AFTEREXTRALOWCARBON（TINB）IFSTEELHOTROLLINGSHEETSCOLDROLLEDBY80REDUCTION,UNDERSIMULATINGCONTINUESANNEALINGCONDITION,WHENANNEALINGTEMPERATUREBELOW850,RVALUEINCREASESWITHANNEALINGTEMPERATUREGROWTHTHEEFFECTOFANNEALINGTEMPERATUREONRVALUEISNOTMARKEDWHENANNEALINGTEMPERATUREABOVE850,THENRVALUEMAINTAINSABOUT195UNDERTHECONDITIONOFSIMULATINGCONTINUESANNEALINGTEMPERATUREABOVE850,WHENSOAKINGTEMPERATURETIMEREACHESABOVE60S,THEEFFECTOFSOAKINGTEMPERATURETIMEONRVALUEISVERYSMALL北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文THERESULTSOFXRDANDEBSDEXPERIMENTSSHOWEXTRALOWCARBON（TINB）IFSTEELSHEETSOBTAINWEAK111TEXTUREANDEQUIVALENTINTENSITYOF100TEXTUREGOSSTEXTUREAFTERHOTROLLEDINTHEGAMMAPHASE,THEN111TEXTURECOMPONENTAND100TEXTURECOMPONENTINCREASEHARDLYTHESAMEAMPLITUDEAFTERCOLDROLLEDABOVE75REDUCTION,AFTERSIMULATINGCONTINUESANNEALING,111TEXTURECOMPONENTINCREASESFURTHERWHILE111TEXTURECOMPONENTDECREASESFURTHER111TEXTUREISMOSTLYCOMPOSEDOF111110TEXTUREAND111112TEXTURE,111112TEXTUREBECOMESDOMINANTAFTERSIMULATINGCONTINUESANNEALINGKEYWORDS（TINB）IFSTEEL,DEEPDRAWABILITY,RVALUE,NCOEFFICIENTIII北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文I目錄摘要IABSTRACTII引言11文獻(xiàn)綜述311冷軋汽車薄板鋼的發(fā)展情況3111國(guó)外IF鋼的發(fā)展情況3112國(guó)內(nèi)IF鋼的發(fā)展情況512化學(xué)成分在IF鋼中的影響和控制6121碳（C）和氮（N）元素的影響6122錳（MN）元素的影響7123鋁（AL）元素的影響7124氧（O）元素的影響7125硫（S）和磷（P）元素的影響7126微合金元素鈦（TI）、鈮（NB）的影響813IF鋼的冶金工藝控制9131IF鋼冶金工藝特點(diǎn)10132IF鋼冶金工藝1014IF鋼熱軋工藝控制12141熱軋工藝特點(diǎn)12142IF鋼的熱軋及卷取工藝1315IF鋼冷軋及退火工藝控制14151冷軋及退火工藝特點(diǎn)14152冷軋及退火工藝1516IF鋼織構(gòu)的控制18161R值與再結(jié)晶織構(gòu)的關(guān)系18162IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)的形成機(jī)理18北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文II163影響IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)形成的因素2017衡量深沖性能的主要指標(biāo)21171塑性應(yīng)變比R值21172應(yīng)變硬化指數(shù)N值222研究?jī)?nèi)容、研究方案和實(shí)驗(yàn)方法2321研究背景及意義2322研究?jī)?nèi)容2323研究方案24231化學(xué)成分設(shè)計(jì)24232熱軋坯料制備25233熱軋及卷取工藝設(shè)計(jì)27234冷軋及退火工藝設(shè)計(jì)29235實(shí)驗(yàn)分析方法303相變點(diǎn)、再結(jié)晶溫度和時(shí)間測(cè)定及化學(xué)成分對(duì)IF鋼組織和性能的影響3331IF鋼相變點(diǎn)的測(cè)定3332再結(jié)晶實(shí)驗(yàn)35321再結(jié)晶溫度測(cè)定35322再結(jié)晶時(shí)間測(cè)定3633微合金元素TI、NB添加量對(duì)性能的影響3734本章小結(jié)414熱軋工藝參數(shù)對(duì)IF鋼組織和性能的影響4241終軋溫度對(duì)組織和性能的影響42411終軋溫度對(duì)熱軋組織的影響42412終軋溫度對(duì)性能的影響4342冷卻方式對(duì)組織和性能的影響45421冷卻方式對(duì)熱軋組織的影響45422冷卻方式對(duì)性能的影響4543卷取溫度對(duì)對(duì)組織和性能的影響46北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文III431卷取溫度對(duì)熱軋組織的影響46432卷取溫度對(duì)性能的影響47433卷取溫度對(duì)織構(gòu)的影響4944本章小結(jié)515冷軋及退火工藝對(duì)IF鋼的組織和性能影響5351冷軋壓下量對(duì)IF鋼性能的影響5352退火工藝對(duì)組織和性能的影響55521退火溫度對(duì)組織和性能影響55522退火保溫時(shí)間對(duì)性能影響6053本章小結(jié)646IF鋼織構(gòu)演變分析研究6661熱軋織構(gòu)分析6662冷軋織構(gòu)分析6863模擬連續(xù)退火試樣織構(gòu)分析71631退火試樣EBSD織構(gòu)分析71632退火試樣XRD織構(gòu)分析7764IF鋼織構(gòu)形成機(jī)理分析8365本章小結(jié)857首鋼生產(chǎn)IF鋼的工藝方案86結(jié)論87參考文獻(xiàn)89在學(xué)研究成果93致謝94北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文引言自從19世紀(jì)80年代第一輛汽車問世以來(lái)，尤其是20世紀(jì)60、70年代起，北美、日本和西歐的汽車工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。1997年，世界汽車產(chǎn)量接近5620萬(wàn)輛，尤其是日本的汽車產(chǎn)量連年增加，到1997年已達(dá)到年產(chǎn)量1100萬(wàn)輛，形成了日本、美國(guó)和西歐三足鼎立的局面1?，F(xiàn)代社會(huì)，汽車成為人們必不可少的交通工具，它不僅為人們帶來(lái)了諸多物質(zhì)生活和文化生活的便利，而且促進(jìn)了材料、冶金等相關(guān)工業(yè)的迅速發(fā)展。目前，每年汽車行業(yè)消費(fèi)的鋼材折合成粗鋼占全球粗鋼總產(chǎn)量近20。汽車用鋼材均為高附加值產(chǎn)品，需求量大、價(jià)格高、市場(chǎng)前景好，這樣的利潤(rùn)動(dòng)力推動(dòng)著世界各主要鋼鐵企業(yè)都將汽車用鋼材列為最重要的開發(fā)、生產(chǎn)和推銷的產(chǎn)品2。我國(guó)汽車工業(yè)自1957年“一汽”投產(chǎn)時(shí)的8000輛發(fā)展至今，已得到了長(zhǎng)足進(jìn)步，2002年，我國(guó)汽車產(chǎn)量為325萬(wàn)輛，2003年汽車產(chǎn)量達(dá)到444萬(wàn)輛，增長(zhǎng)速度超過35，到2005年，我國(guó)汽車總產(chǎn)量達(dá)到615萬(wàn)輛，僅次于美國(guó)和日本，汽車總產(chǎn)量已躍居世界第三位。目前，汽車工業(yè)已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，2002年我國(guó)用于整車制造的鋼材就達(dá)到589萬(wàn)噸，2003年達(dá)到739萬(wàn)噸，增長(zhǎng)速度為255，大大的超過了我國(guó)當(dāng)年鋼鐵生產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度131?？梢钥闯觯覈?guó)的鋼鐵工業(yè)似乎沒有充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，還有待于提高我國(guó)汽車用鋼材生產(chǎn)能力2,3?，F(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢(shì)是減重、節(jié)能、防腐、防污染、防噪音和安全舒適等，為適應(yīng)這一發(fā)展要求的需要，對(duì)汽車用鋼材的要求除傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能、經(jīng)濟(jì)性能以外，還必須滿足新的一系列質(zhì)量上的特殊要求，如優(yōu)良的成形性能、良好的抗凹陷能力和足夠的結(jié)構(gòu)剛度、良好的焊接性能、優(yōu)良的表面形貌和光潔程度等。這些同時(shí)促進(jìn)了許多新鋼種的開發(fā)和研究，其中，作為第三代沖壓深沖用鋼IF鋼的出現(xiàn)及其在汽車工業(yè)上的廣泛應(yīng)用備受關(guān)注1。IF鋼，即無(wú)間隙原子鋼，是在超低碳鋼（C20）、高N值（N025）、高延伸率值（50）和非時(shí)效性（AI0）。雖然IF鋼在研制初期，由于冶煉水平的限制，鋼中的C、N含量較高，需加入的TI較多，而且TI價(jià)格昂貴，因此生產(chǎn)中受到了限制，但是，隨著冶金技術(shù)水平的提1北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文高，生產(chǎn)成本的降低，IF鋼廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)，尤其是汽車外板、內(nèi)板，需要很好的深沖性能，以使其容易成型。要實(shí)現(xiàn)汽車高性能化、多樣化和高級(jí)化，且價(jià)格便宜這一目標(biāo)，必須以冶金工業(yè)的密切配合為依托。為了適應(yīng)現(xiàn)代汽車對(duì)薄板品質(zhì)的要求，冶金工業(yè)在不斷的改進(jìn)和完善技術(shù)后，逐步形成了具有不同特點(diǎn)的發(fā)展方向（1）以減重節(jié)能為目標(biāo)的高強(qiáng)度鋼板；（2）以提高成形性能為目標(biāo)的超深沖鋼板；（3）以提高汽車防腐能力為目標(biāo)的表面處理鋼板；（4）以發(fā)展高性能汽車為目標(biāo)的減振消音用的復(fù)合鋼板和改善外觀質(zhì)量、提高反光性能的鏡面鋼板等1。超深沖鋼板是汽車鋼板的發(fā)展方向之一，IF鋼作為目前深沖性能最好的鋼板，在汽車工業(yè)中有著重要的作用，同時(shí)，在IF鋼基礎(chǔ)上，已繁衍了許多新的品種，以滿足不同的性能要求，如加MN、SI的高強(qiáng)度深沖鋼板，加P的BH鋼板，深沖熱鍍鋅鋼板等，可見，IF鋼的產(chǎn)生不僅僅帶動(dòng)了深沖鋼板的發(fā)展，而且促進(jìn)了汽車鋼板系列化發(fā)展，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。IF鋼的生產(chǎn)集當(dāng)代最先進(jìn)的冶金技術(shù)于一體，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的冶金工業(yè)水平。目前，我國(guó)生產(chǎn)IF鋼已有一定基礎(chǔ)，通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高IF鋼的深沖性能，是今后的努力方向。并且在此基礎(chǔ)上開發(fā)高強(qiáng)度IF鋼，以滿足我國(guó)汽車制造業(yè)對(duì)高性能鋼板的需求。2北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文1文獻(xiàn)綜述11冷軋汽車薄板鋼的發(fā)展情況冷軋沖壓鋼板具有高強(qiáng)度、深沖性好、表面光潔度高、板厚薄等特點(diǎn)，在汽車制造業(yè)中具有舉足輕重的地位，沖壓成形性能使汽車制造的首要要求。冷軋汽車薄板的深沖性與其有利織構(gòu)組分的大小密切相關(guān)，即有利織構(gòu)系數(shù)111/100越高，R值越高，深沖性能越好?？v觀冷軋汽車薄板的發(fā)展歷史，可將其分為三代產(chǎn)品以普通沸騰鋼為代表的第一代產(chǎn)品冷軋沖壓用鋼，它具有較弱的111織構(gòu)和幾乎與之相當(dāng)?shù)钠渌棙?gòu)，R值不高，僅1012。較各向同性無(wú)擇優(yōu)取向的正火鋼深沖性好，但因其含有較高的固溶C、N和O，具有明顯的應(yīng)變時(shí)效性。以鋁鎮(zhèn)靜鋼為代表的第二代產(chǎn)品冷軋深沖鋼板，通過往鋼中加AL脫氧并控制ALN的固溶析出，獲得較強(qiáng)烈的111織構(gòu)，深沖性能良好，R值為1418。由于N被固定成ALN，在罩式退火或連續(xù)退火加上過時(shí)效處理中，大部分C析出成為FE3C所以經(jīng)平整后性能穩(wěn)定。迄今，汽車工業(yè)中仍有很大的使用量。以超低碳無(wú)間隙原子鋼（IF鋼）為代表的第三代產(chǎn)品冷軋超深沖鋼板，它以超低碳、微合金化和超純凈的鋼質(zhì)以及較粗大的鐵素體晶粒而獲得超深沖性，R值可達(dá)到1828。目前，大量使用的就是IF鋼。三代沖壓用鋼板的性能見表111,4。表11三代沖壓用鋼板的性能比較鋼種S/MPAB/MPAT/R值N值沸騰鋼18019029031044481012約022鋁鎮(zhèn)靜鋼16018029030044501418約022IF鋼10015025030045551828023028111國(guó)外IF鋼的發(fā)展情況IF鋼（INTERSTITIALFREESTEEL），即無(wú)間隙原子鋼，是在超低碳鋼（C4（CN）時(shí)，鋼中的C,N間隙原子就完全被TI固定，析出成TICN化合物，此時(shí)該鋼具有優(yōu)異的深沖性能。這便成3北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文了IF鋼發(fā)展的基礎(chǔ)。但那時(shí)冶煉的低碳鋼中C、N含量相對(duì)較高（約為005C，003N），相應(yīng)需添加的TI量也就較多（025035），由于TI的價(jià)格昂貴，當(dāng)時(shí)COMSTOCK的發(fā)現(xiàn)被擱置，IF鋼的發(fā)展收到限制。20世紀(jì)60年代后期，由于真空脫氣技術(shù)在冶金生產(chǎn)中的應(yīng)用，鋼中的C含量可以降低到001以下，于是IF鋼重新引起了冶金學(xué)家的興趣，約在19671970年出現(xiàn)商用TIIF鋼，即第一代IF鋼，其主要特征是低的碳含量及采用罩式爐進(jìn)行退火處理。同期，NB在改善深沖性能方面的作用也被發(fā)現(xiàn)。約在1972年新日鐵和NKK分別開發(fā)了用于汽車板生產(chǎn)的連續(xù)退火機(jī)組，IF鋼經(jīng)連續(xù)退火后具有良好的深沖性能。20世紀(jì)70年代末工業(yè)生產(chǎn)的IF鋼其成分大致為0005001C、0003N、大約015TI；而對(duì)NB鋼，約含015NB。在20世紀(jì)80年代，冶金生產(chǎn)技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展，采用底吹轉(zhuǎn)爐和改進(jìn)的RH處理可以經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出C0002的超低碳鋼，RH處理時(shí)間縮短至1025分鐘以內(nèi)，從而由傳統(tǒng)的IF鋼時(shí)期步入現(xiàn)代IF鋼時(shí)代，即第二代IF鋼?，F(xiàn)代IF鋼的成分范圍大致為C0005、N0003、有效鈦或有效鈮/C（AT）1。有效鈦含量是指去除可與鋼水中C和N反應(yīng)生成TIC及TIN的TI含量后所剩余的總TI含量，有效鈦含量（TI）可按（11）式計(jì)算4334NCTITI（11）值得注意的是，工業(yè)生產(chǎn)的超低碳鋼（00010005C）若不經(jīng)過TI、NB處理，其R值并不高，因此微合金化是IF鋼冶煉的又一關(guān)鍵因素。盡管關(guān)于最佳的TI、NB的含量觀點(diǎn)不盡一致，但超低碳鋼經(jīng)過TI、NB處理后R值的提高是公認(rèn)的事。20世紀(jì)80年代以后，IF鋼在國(guó)際范圍內(nèi)飛速發(fā)展，1986年后IF鋼出現(xiàn)成倍增長(zhǎng)的趨勢(shì)。1994年世界IF鋼產(chǎn)量超過1000萬(wàn)噸，1997年僅日本就達(dá)到1000萬(wàn)噸。目前世界許多著名的鋼鐵公司對(duì)超低碳鋼的研究和發(fā)展都很積極，如日本的川崎、新日鐵、美國(guó)的紐柯、INLAND、德國(guó)的THYSSEN，HOESEH等。超低碳鋼的生產(chǎn)已成為一個(gè)國(guó)家汽車用鋼板生產(chǎn)水平的標(biāo)志。隨著IF鋼的大批量生產(chǎn)，使冷軋薄板成型性問題得以解決，但同時(shí)又引發(fā)了以IF鋼為基礎(chǔ)的系列超低碳鋼研究熱點(diǎn)，如以減重節(jié)能為目標(biāo)的超深沖高強(qiáng)度板、以防腐為目標(biāo)的各種鍍鋅板、以提高視覺效果為目標(biāo)的鏡面板和具有優(yōu)良的綜合性能的超低碳高強(qiáng)BH板等1,58。4北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文112國(guó)內(nèi)IF鋼的發(fā)展情況我國(guó)研制IF鋼始于1989年9，北科大與寶鋼合作，在沒有引進(jìn)外國(guó)專利的情況下，用了不到兩年的時(shí)間基本完成了IF鋼的開發(fā)，添補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。1993年寶鋼試制成功IF鋼（ST16）并鑒定生產(chǎn)10。1995年寶鋼IF鋼的產(chǎn)量為6萬(wàn)多噸，1996年達(dá)84萬(wàn)噸，2002年IF鋼冶煉量突破100萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模突破6,11。我國(guó)的汽車板生產(chǎn)已初具規(guī)模，已經(jīng)能夠生產(chǎn)全部普通強(qiáng)度S700時(shí)，這種現(xiàn)象更明顯；由于冷速不均使板卷的頭尾性能較差。從降低生產(chǎn)成本和控制帶卷全長(zhǎng)性能均勻性考慮，采取鋼坯低溫加熱、低溫卷取是有利的。通常由于析出處理在卷取過程中完成，因此IF鋼的性能隨卷取溫度變化，而卷取溫度沿整個(gè)帶卷長(zhǎng)度并不均勻，帶卷頭部溫度高，尾部溫度低，這兩部分的性能不如中間部分。這一現(xiàn)象在卷取溫度高于700時(shí)更為明顯。在IF鋼生產(chǎn)中究竟應(yīng)采取“高溫卷取”還是“低溫卷取”，各種文獻(xiàn)說(shuō)法不一。一般來(lái)說(shuō)，用罩式退火生產(chǎn)深沖鋁鎮(zhèn)靜鋼其熱軋卷取溫度最低（CT為550600）,用連續(xù)退火生產(chǎn)深沖鋁鎮(zhèn)靜鋼，其卷取溫度最高（CT為700750），生產(chǎn)TIIF鋼采用的卷取溫度居中（CT為650700），生產(chǎn)NBIF鋼和（TINB）IF鋼選用較高的卷取溫度（CT680750）。15IF鋼冷軋及退火工藝控制151冷軋及退火工藝特點(diǎn)冷軋對(duì)退火后IF鋼深沖性能影響的主要因素是冷軋總的壓下率。在適當(dāng)成份和合理的熱軋之后，保證充分的冷軋壓下量是獲得高的R值的重要條件。冷軋壓下率增加，111織構(gòu)密度增加，特別是111增加最顯著對(duì)IF鋼，R值隨冷軋壓下率增加而單調(diào)增加，直到壓下量高達(dá)90。14北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文IF鋼需要較高的退火溫度，對(duì)加熱速度不敏感。添加的微合金元素（TI、NB、TINB）不同，要求的退火溫度不同。采用的退火方式不同，退火工藝也不同，罩式退火的冷點(diǎn)溫度一般控制為680714，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，越有利于深沖性能連續(xù)退火溫度一般控制為830874，保溫12分鐘，IF鋼連續(xù)退火不需要過時(shí)效處理。連續(xù)退火采用較高的退火溫度，以促進(jìn)111織構(gòu)發(fā)展，有利于深沖性能的提高，但是必須低于相變點(diǎn)；當(dāng)退火溫度高于再結(jié)晶溫度時(shí)，退火時(shí)間大于某個(gè)臨界值，退火時(shí)間對(duì)深沖性能的影響不大5。152冷軋及退火工藝1521冷軋壓下量對(duì)鋼板性能的影響冷軋對(duì)退火后IF鋼深沖性能影響的主要因素是冷軋總壓下率，在適當(dāng)?shù)某煞趾蜔彳埞に嚄l件下，只有保證充分的冷軋壓下率，才能獲得高R值。SENUM等的研究結(jié)果證明28，IF鋼R值隨冷軋總壓下率的增加而增加。IF鋼在奧氏體區(qū)熱軋后再進(jìn)行冷軋時(shí)，一般需要90左右的壓下率才能獲得最高R值。在實(shí)際生產(chǎn)中。為了獲得高的R值，普遍采用大于75的冷軋壓下率，但是由于設(shè)備能力的限制，壓下率一般不超過85。鹿島高弘的研究結(jié)果表明29，對(duì)加TIIF鋼，在未再結(jié)晶鐵素體區(qū)熱軋能形成某種程度的強(qiáng)軋制織構(gòu)，為了形成獲得最好R值的冷軋織構(gòu)。只需用70左右的較低冷軋壓下率就足夠了，若再增加冷軋壓下率會(huì)導(dǎo)致R值降低。王昭東等30的研究結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。為了進(jìn)一步的提高板材R值，北京科技大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中采用了新的工藝，叫做CW法3133。該法是在冷軋前獲得強(qiáng)的織構(gòu)和弱的織構(gòu)，通過111織構(gòu)的遺傳性在最終產(chǎn)品中獲得極強(qiáng)的111織構(gòu)和極高的R值。CW法與傳統(tǒng)工藝的區(qū)別在于它增加了織構(gòu)預(yù)處理過程。CW法與傳統(tǒng)工藝的比較見圖14。圖14CW法與傳統(tǒng)工藝的區(qū)別經(jīng)傳統(tǒng)工藝處理的鋼板R值為240，經(jīng)CW法處理后R值為325，提高了085。兩種工藝之所以有這么大的差別，是由于傳統(tǒng)工藝下冷軋織構(gòu)是由織構(gòu)和織構(gòu)組熱軋熱軋冷軋織構(gòu)預(yù)處理退火冷軋退火傳統(tǒng)工藝CW法15北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文成，而新工藝下的冷軋織構(gòu)僅由纖維織構(gòu)組成。在退火之后，由于織構(gòu)的遺傳性，新工藝獲得了極其強(qiáng)烈與純粹的L11織構(gòu)。CW法的核心是提供了一個(gè)有利于111退火織構(gòu)形成和發(fā)展的冷軋母體。1522冷軋板的退火再結(jié)晶規(guī)律1,34在冷軋薄板生產(chǎn)過程中，再結(jié)晶退火是一個(gè)關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié)。薄板在退火過程中經(jīng)歷回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大三個(gè)過程，均影響著成品板的性能。首先，從冷軋鋼板的硬度值隨加熱溫度和保溫時(shí)間的變化可以大致看出再結(jié)晶過程材料組織的變化。兩種IF鋼再結(jié)晶退火后的硬度變化規(guī)律是當(dāng)溫度高于580時(shí)，（TINB）IF鋼的硬度值開始急劇下降，此時(shí)鋼板開始發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶過程，溫度在580和700之間，該溫度區(qū)內(nèi)再結(jié)晶過程進(jìn)行激烈，再結(jié)晶晶粒大量形核并長(zhǎng)大，硬度值下降很快。當(dāng)溫度超過700以后，隨著溫度的繼續(xù)升高，硬度值下降不大，此時(shí)鋼板內(nèi)的冷加工組織已完全消除，晶粒己完全再結(jié)晶；對(duì)于TIIF鋼，根據(jù)硬度的變化可知，其再結(jié)晶開始、終了均比TINBIF鋼有所延遲，當(dāng)溫度在高于590時(shí)，硬度值才開始急劇下降，曲線在590720之間，硬度值下降很快，之后，隨溫度值的升高硬度變化很小，這說(shuō)明鋼在720已全部再結(jié)晶；TIIF鋼在600左右時(shí)，硬度值下降一半，而TINBIF鋼大約在比600低510左右時(shí)，硬度才下降一半，根據(jù)常規(guī)再結(jié)晶溫度定義，可以得出該條件下TIIF鋼的名義再結(jié)晶溫度在600610之間，（TINB）IF鋼在590600之間。冷軋IF鋼板在720保溫再結(jié)晶退火過程中，硬度隨保溫時(shí)何的改變而變化的規(guī)律，在整個(gè)保溫過程中，TINBIF、TIIF鋼硬度值變化不大，并且硬度均較低。說(shuō)明以低速連續(xù)升溫到720的過程中，IF鋼板內(nèi)的晶粒已經(jīng)全部發(fā)生再結(jié)晶；當(dāng)保溫時(shí)間達(dá)1H時(shí)，鋼板的硬度值已降到最低值，此時(shí)保溫時(shí)間再延長(zhǎng)，其硬度值基本不變。由此可以看出，在IF鋼退火過程中，退火溫度是最關(guān)鍵的因素，當(dāng)鋼板內(nèi)晶粒充分再結(jié)晶后，保溫時(shí)間的影響很小。從TINBIF和TIIF鋼再結(jié)晶過程中的硬度及金相組織變化規(guī)律可以得出IF鋼在罩式退火過程中，當(dāng)加溫到700，保溫2H后，或當(dāng)連續(xù)加熱到720以上不保溫，此時(shí)，冷軋板內(nèi)晶粒會(huì)全部發(fā)生再結(jié)晶，且晶粒己基本為等軸。比較這兩種不同成份不同工藝的IF鋼冷軋板在相同的退火條件下硬度值及金相組織變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，TIIF鋼板的再結(jié)晶開始溫度、結(jié)束溫度都相應(yīng)的較TINBIF鋼板略高，大約高510左右。16北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文熱軋卷取溫度是影響再結(jié)晶過程的一個(gè)重要工藝參數(shù)，卷取溫度升高，導(dǎo)致再結(jié)品溫度下降。高溫卷取有利于碳氮化合物的析出和粗化，特別是對(duì)在較低溫度發(fā)生的析出，如NBC，它的析出溫度低于TIC、N。這樣更有利于降低加NB鋼的再結(jié)晶溫度。因而，認(rèn)為熱軋卷取溫度的升高是導(dǎo)致TIIF鋼比TINBIF鋼再結(jié)晶延遲的主要原因。許多研究指出，加TI或加NB都提高超低碳鋼的再結(jié)晶溫度。1523退火方式的影響（1）罩式退火時(shí)鋼的組織性能特征罩式退火時(shí)首先起作用的就是緩慢的加熱。在罩式退火方式下，IF鋼再結(jié)晶過程中再結(jié)晶晶粒先呈餅狀，而后逐步從餅狀晶粒向等軸狀晶粒轉(zhuǎn)變。其產(chǎn)生的原因是，在罩式退火工藝中，加熱升溫速度緩慢，加熱時(shí)間很長(zhǎng)，冷軋板中的冷變形能隨回復(fù)、再結(jié)晶過程緩慢釋放。在加熱過程中，形變能較高的部分晶粒首先發(fā)生再結(jié)晶，其周邊的形變能也隨之降低，要使余下的晶粒也完成再結(jié)晶，必須要很長(zhǎng)的保溫時(shí)間，最終才基本上形成等軸晶。罩式退火工藝條件下，軋面和垂直于軋面沿軋向的面晶粒大小和分布相差較大35。（2）連續(xù)退火時(shí)鋼的組織性能特征連續(xù)退火過程中鋼的組織是以另一種方式形成的。與罩式退火過程完全不同，連續(xù)退火過程中，再結(jié)晶過程幾乎是瞬間完成。IF鋼再結(jié)晶在連續(xù)退火方式下，再結(jié)晶過程是晶粒一開始形成就呈等軸狀，而后從均勻長(zhǎng)大到個(gè)別晶粒迅速長(zhǎng)大的過程。其產(chǎn)生的原因是，在連續(xù)退火工藝中，冷軋鋼板直接快速進(jìn)入高溫區(qū)，該過程加熱速度快，加熱溫度高。從材料熱力學(xué)的角度分析認(rèn)為，此時(shí)基體各處都有足夠高的能量形核和完成再結(jié)晶。再結(jié)晶晶核在基體中均勻形成，并在很短時(shí)間內(nèi)長(zhǎng)大至相互碰撞，完成再結(jié)晶。連續(xù)退火工藝條件下，軋面和垂直于軋面沿軋向的面晶粒大小和分布幾乎一致35。AJBOUCEK等對(duì)IF鋼退火溫度與伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)研究表明，延伸率隨著退火溫度的提高而增加，屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度則隨著退火溫度的提高而下降。幾乎所有的研究都發(fā)現(xiàn)，隨著退火溫度的升高，IF鋼R值上升。OSAWA等人發(fā)現(xiàn)保溫時(shí)間的影響只有在退火溫度稍大于再結(jié)晶溫度時(shí)才顯著，在再結(jié)晶區(qū)，保溫時(shí)間的作用很小，顯示了在不同退火溫度下，IF鋼R值與保溫時(shí)間的關(guān)系。與鋁鎮(zhèn)靜鋼不同，IF鋼的R值對(duì)退火過程中的加熱速度不敏。所以不管是罩式退火還是連續(xù)退火都可以生產(chǎn)出高R值的IF鋼。只有在連續(xù)退火且退火充分才能發(fā)揮（TI17北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文NB）IF鋼優(yōu)異的深沖性能，再結(jié)晶完成后晶粒長(zhǎng)大過程中111織構(gòu)加強(qiáng)，所以晶粒尺寸增加有利于深沖性能的提高36。用連續(xù)退火線生產(chǎn)IF鋼，采用的溫度較高，一般在830870左右持續(xù)12MIN，IF鋼連續(xù)退火還可以省去過時(shí)效處理1。IF鋼經(jīng)連續(xù)退火，表面質(zhì)量更好，性能更均勻，且更經(jīng)濟(jì)19。16IF鋼織構(gòu)的控制161R值與再結(jié)晶織構(gòu)的關(guān)系R值是是衡量鋼板深沖性能的重要指標(biāo)。R值的大小和鋼板的晶體取向密度函數(shù)（織構(gòu)）密切相關(guān)。若111晶面平行于軋面的晶粒比例較高，對(duì)應(yīng)的R值就高，因?yàn)?11晶面是主滑移面，而方向是主滑移方向，由此構(gòu)成的滑移系平行于板面，則板在成形時(shí)抗厚度減薄能力強(qiáng)，所以深沖性能好。而100晶粒比例高，對(duì)鋼板的R值不利。R值與111/100比值有關(guān)，111/100越高，R值越高，深沖性能越好1。162IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)的形成機(jī)理具有形變織構(gòu)的金屬多晶體材料再結(jié)晶后形成的具有擇優(yōu)取向的多晶體組織叫再結(jié)晶織構(gòu)。金屬的再結(jié)晶過程通常表現(xiàn)為形核和向變形晶粒里生長(zhǎng)，直至金屬變形組織全部由低位錯(cuò)的非變形晶粒組成。20世紀(jì)30年代開始，人們根據(jù)再結(jié)晶過程中金屬取向變化規(guī)律提出了一些有關(guān)再結(jié)晶的新觀念，并逐漸發(fā)展成不同的理論。60年代問世并隨后得到完善的取向分布函數(shù)分析法則有利地推動(dòng)了這些再結(jié)晶理論的發(fā)展，形成了現(xiàn)代再結(jié)晶理論。其中影響較大、為人們所接受的新理論有“定向形核理論”和“選擇生長(zhǎng)理論”37,38?！岸ㄏ蛐魏死碚摗庇葿URGERS首先提出。該理論認(rèn)為一次再結(jié)晶的核心同形變織構(gòu)之間存在一定的晶體學(xué)取向關(guān)系。這種具有特定取向的核心依靠吞并形變基體而生長(zhǎng)，就形成了再結(jié)晶織構(gòu)。“定向生長(zhǎng)理論”是由BARRENT首先提出。該理論的認(rèn)為在大變形進(jìn)數(shù)中存在很多具有不同位向的晶核，只有那些相對(duì)應(yīng)于形變織構(gòu)有利取向的晶核才能長(zhǎng)大形成再結(jié)晶織構(gòu)。此外，還有人認(rèn)為“定向形核”和“選擇生長(zhǎng)”同時(shí)起作用，從而出現(xiàn)了所謂的“定向形核選擇生長(zhǎng)理論”。同樣，對(duì)于IF鋼的再結(jié)晶織構(gòu)形成機(jī)制，也存在著“定向形核”理論、“選擇生長(zhǎng)”理論，有一些學(xué)者開始使用“定向形核”和“選擇生長(zhǎng)”來(lái)解釋IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)的演變規(guī)律。DILLAMORE等人39提出了一個(gè)關(guān)于深沖鋼板再結(jié)晶織構(gòu)“定向形核”模型，認(rèn)為高儲(chǔ)存能的晶粒中易于形核，不同形變晶粒儲(chǔ)存能的大小與晶粒取向有關(guān)，見圖15。儲(chǔ)存18北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文19圖16低碳鋼和IF鋼再結(jié)晶退火過程中不同取向晶粒形核次序示意圖能大小順序?yàn)?10111112100。在IF鋼中，111形變晶粒內(nèi)亞晶尺寸小、取向差大，因而儲(chǔ)存能高，而取向100的形變晶粒內(nèi)亞晶尺寸大，故其儲(chǔ)存能低。形變晶粒中的儲(chǔ)存能是再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力。儲(chǔ)存能大意味著驅(qū)動(dòng)力大，即亞晶形核容易進(jìn)行。因?yàn)閮?chǔ)存能最高的110晶粒所占份額極少，111是主導(dǎo)成分。而晶粒的形成和長(zhǎng)大是相互競(jìng)爭(zhēng)的過程，最終是由最快且數(shù)量最多的晶粒所構(gòu)成，故111織構(gòu)組分占優(yōu)勢(shì)，112和100織構(gòu)組分較弱。圖中得到的主要是111組分和一組隨機(jī)取向的HKL晶粒，以及少量的110組分。NAGATAKI和HOSOYA40的研究結(jié)果表明IF鋼與低碳鋼的織構(gòu)形成機(jī)制有所不同，在退火過程中，低碳鋼具有特殊取向的晶粒優(yōu)先形核，而IF鋼的再結(jié)晶對(duì)冷軋和纖維織構(gòu)都具有“遺傳性”，圖16所示的是低碳鋼和IF鋼再結(jié)晶退火過程中，不同取向晶粒形核次序示意圖，IF鋼和低碳鋼的纖維織構(gòu)分別由很強(qiáng)的111和111織構(gòu)組成，而兩者的冷軋織構(gòu)基本相同。由于IF鋼中具有強(qiáng)化晶界作用的原子被清除，使晶界強(qiáng)度降低，因此在111變形基體中變形帶減少，而這些變形帶正是ND取向晶粒的形核位置，最終在基體中形成以111為主的織構(gòu)組分。退火時(shí)間110111HKL112100圖15不同取向晶粒形核率形核率北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文URABE等人41提出了“定向長(zhǎng)大”模型。認(rèn)為冷軋晶粒易繞著軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。RD取向冷軋晶粒繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)特定的角度可以轉(zhuǎn)變成ND取向再結(jié)晶晶粒，如表14所示。表14RD織構(gòu)組分和再結(jié)晶織構(gòu)的取向關(guān)系冷軋織構(gòu)組分再結(jié)晶織構(gòu)組分空間取向關(guān)系22311122112554351131115211511170與URABE等人的研究相似，LEE42針對(duì)IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)演變提出了一個(gè)模型，認(rèn)為變形晶粒最大主應(yīng)力方向在再結(jié)晶過程中轉(zhuǎn)變?yōu)樾戮Я５淖钚椥阅Ａ糠较?，通過這個(gè)假設(shè)，再結(jié)晶過程將最大的釋放變形儲(chǔ)存能。由這個(gè)模型預(yù)報(bào)的晶粒取向關(guān)系與圍繞共有軸轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)系等價(jià)。他預(yù)報(bào)的冷軋織構(gòu)與再結(jié)晶織構(gòu)的空間取向如表15所示。表15冷軋織構(gòu)組分與再結(jié)晶織構(gòu)的取向關(guān)系冷軋織構(gòu)組分再結(jié)晶織構(gòu)組分空間取向關(guān)系11256730112554352252232500111155163影響IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)形成的因素IF鋼再結(jié)晶織構(gòu)受化學(xué)成分、熱軋工藝參數(shù)、冷軋壓下量、退火工藝條件等因素影響，在這些方面有大量的研究結(jié)果，但是大多數(shù)研究結(jié)果都集中在宏觀方面。另外，經(jīng)過長(zhǎng)期的研究，人們發(fā)現(xiàn)熱軋板晶粒尺寸、析出物形態(tài)以及C、N間隙原子和TI、NB、P、SI等固溶量是影響退火過程111織構(gòu)形成的三個(gè)重要因素43。一般認(rèn)為，均勻細(xì)小的熱軋晶粒、粗大稀疏的二相粒子和極低的C、N固溶量均有利于退火過程中ND織構(gòu)的形成，且抑制不利織構(gòu)的形成，提高R值，改善深沖性能。20北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文17衡量深沖性能的主要指標(biāo)汽車用深沖鋼板在制作汽車零件時(shí)幾乎都需要沖壓成形，而沖壓成形能否成功取決于深沖鋼板的成形性，即深沖性能。所謂成形性是金屬板材在沖壓過程中抵抗失效（斷裂、瓢曲、起皺、形狀扭曲）的能力。通過單向拉伸實(shí)驗(yàn)可以獲得兩個(gè)最重要的基本成形性指標(biāo)塑性應(yīng)變比R值和加工硬化指數(shù)N值。此外，還可以獲得屈強(qiáng)比S/B延伸率（）等。IF鋼作為新一代沖壓用鋼，良好的深沖性能是其性能的主要特點(diǎn)，也是眾多研究者不斷追求的目標(biāo)。IF鋼的良好深沖性能主要表現(xiàn)在IF鋼應(yīng)具有高的塑性應(yīng)變比（R），應(yīng)變硬化指數(shù)（N）和延伸率。評(píng)價(jià)IF鋼深沖性能的主要指標(biāo)為塑性應(yīng)變比R值和應(yīng)變硬化指數(shù)N值。171塑性應(yīng)變比R值塑性應(yīng)變比R值是評(píng)價(jià)金屬薄板深沖性能的重要參數(shù)。它反映金屬薄板在某平面內(nèi)承受拉力或壓力時(shí)，抵抗變薄或變厚的能力。它與多晶材料中結(jié)晶擇優(yōu)取向有關(guān)。塑性應(yīng)變比R定義為將金屬薄板試樣單軸拉伸到產(chǎn)生均勻塑性變形時(shí)，試樣標(biāo)距內(nèi)，寬度方向的真實(shí)應(yīng)變與厚度方向的真實(shí)應(yīng)變之比。其定義式為ABR（111）式中LN01BBBLN01AAA由于金屬薄板厚度精度不易保證，根據(jù)體積不變條件，R值也可用下式求出101011LNLNBBLLR（112）其中氣B0、A0、L0為試樣原始寬度、厚度及長(zhǎng)度；B1、A1、L1為拉伸后試樣尺寸。金屬薄板存在各向異性，不同取樣方向上R值不同，通常所用塑性應(yīng)變比為金屬薄扳平面上0、45和90三個(gè)方向所測(cè)R值的加權(quán)平均值。平均塑性應(yīng)變比R按下式計(jì)算4290450RRRR（113）為方便敘述，通常用R表示平均塑性應(yīng)變比R。當(dāng)R值小于1時(shí)，說(shuō)明材料厚度方向上容易減薄、致裂、沖壓性能不好。當(dāng)R值大于1時(shí)，說(shuō)明材料沖壓成型過程中長(zhǎng)度21北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文和寬度方向上容易變形，能抵抗厚度方向上變薄，而厚度減薄是沖壓過程中發(fā)生斷裂的原因，故R值越大成型性能越好。為衡量薄板各向異性程度，定義凸耳參數(shù)R為金屬薄板平面上0和90方向R值的平均值與45方向R值之差。其計(jì)算公式為459002RRRR（114）R反映了板面上各向R值波動(dòng)的程度，它與沖壓成型時(shí)凸耳的大小密切相關(guān)，為減小耳子缺陷，R應(yīng)盡量小，當(dāng)R0時(shí)，不出現(xiàn)耳子缺陷44。172應(yīng)變硬化指數(shù)N值應(yīng)變硬化指數(shù)N是金屬薄板在塑性變形過程中形變強(qiáng)化能力的一種量度。它是試驗(yàn)材料真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變?cè)陔p對(duì)數(shù)坐標(biāo)平面上關(guān)系曲線的斜率。N值代表材抖的加工硬化能力，它可用來(lái)評(píng)價(jià)同一金屬系列的相對(duì)伸展成型性。就成型性而言（特別是延伸性能），N值是很重要的，它與材料基體的純凈度和晶粒度有關(guān)，由于它有助于促進(jìn)應(yīng)變的均一性，N值越大，拉延能力越強(qiáng)，沖壓性能越好。一般希望N值相對(duì)高一些，在02804范圍內(nèi)。對(duì)于IF鋼，由于鋼質(zhì)純凈，N值一般較高，如何改進(jìn)工藝以提高R值是改善深沖性能的關(guān)鍵45。22北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2研究?jī)?nèi)容、研究方案和實(shí)驗(yàn)方法21研究背景及意義本課題來(lái)源于首鋼（集團(tuán)）有限責(zé)任公司關(guān)于“首鋼總公司北京科技大學(xué)汽車用鋼聯(lián)合研發(fā)中心”項(xiàng)目的子課題。首鋼與北京科技大學(xué)成立了一個(gè)產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)首鋼北科大汽車用鋼聯(lián)合研發(fā)中心。該中心聚集了首鋼的技術(shù)人員和北科大的教授等，負(fù)責(zé)首鋼與汽車用鋼有關(guān)的所有項(xiàng)目研究開發(fā)。首鋼之所以和北京科技大學(xué)合作建立這樣一個(gè)合作平臺(tái)，是為了實(shí)現(xiàn)其品種結(jié)構(gòu)調(diào)整，填補(bǔ)企業(yè)沒有汽車用鋼板的不足，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)，也看中了由中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展所帶來(lái)的汽車用鋼板的發(fā)展的廣闊前景和戰(zhàn)略機(jī)遇。據(jù)統(tǒng)計(jì)3，2005年我國(guó)汽車總產(chǎn)量達(dá)到615萬(wàn)輛，僅次于美國(guó)和日本，汽車總產(chǎn)量躍居世界第三位，根據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，2006年將達(dá)到700萬(wàn)輛，到2010年有望達(dá)到800900萬(wàn)輛。如果按照國(guó)際上汽車需消費(fèi)平均值計(jì)算，每輛汽車需消費(fèi)鋼材約1噸左右，中國(guó)汽車行業(yè)僅整年所需的鋼材消費(fèi)在2010年前后將突破1000萬(wàn)噸。高速發(fā)展的汽車業(yè)帶動(dòng)了汽車用鋼市場(chǎng)的發(fā)展，引來(lái)國(guó)外諸多鋼鐵企業(yè)的關(guān)注，并積極參與我國(guó)汽車用鋼鐵市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。如日本的新日鐵、JEF，德國(guó)的THYSSEN、HOESCH，韓國(guó)的浦項(xiàng)、現(xiàn)代HYSCO等，他們或與中國(guó)企業(yè)合資生產(chǎn)汽車用鋼或向中國(guó)出口板材，并且他們的在華分支機(jī)構(gòu)廣泛的與我國(guó)汽車生產(chǎn)企業(yè)會(huì)晤協(xié)商，展開了聲勢(shì)浩大的促銷活動(dòng)和促銷攻勢(shì)，推出一些相關(guān)促銷優(yōu)惠措施，與國(guó)內(nèi)企業(yè)爭(zhēng)奪客戶。可以說(shuō)，我國(guó)國(guó)內(nèi)的汽車用鋼材市場(chǎng)的爭(zhēng)奪將會(huì)更加激烈。為了搶占了這個(gè)龐大市場(chǎng)的先機(jī)，完善品種結(jié)構(gòu)和提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，以取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。首鋼投入了大量的財(cái)力、物力和人力來(lái)進(jìn)行汽車用鋼的研發(fā)。這是符合市場(chǎng)需求的，也是有利于首鋼以后的生存發(fā)展要求的，具有深遠(yuǎn)的意義。22研究?jī)?nèi)容本課題以首鋼北科大汽車用鋼研發(fā)中心為平臺(tái)，結(jié)合首鋼遷鋼熱軋及順義冷軋廠設(shè)備，研究化學(xué)成分及工藝參數(shù)對(duì)超低碳（TINB）IF鋼組織和性能的影響規(guī)律，尤其是對(duì)深沖性能的影響。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行冶煉、熱軋、冷軋及模擬退火等實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出首鋼超低碳（TINB）IF生產(chǎn)工藝要點(diǎn)。研究工作的具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面（1）進(jìn)行超低碳（TINB）IF鋼的化學(xué)成分設(shè)計(jì)，研究C、N間隙原子及微合金元素TI、NB對(duì)組織和性能的影響規(guī)律，尤其是對(duì)深沖性能的影響。23北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文（2）進(jìn)行熱軋實(shí)驗(yàn)，研究熱軋終軋溫度、冷卻方式和卷取溫度對(duì)組織和性能的影響規(guī)律。（3）進(jìn)行冷軋實(shí)驗(yàn)，研究冷軋總壓下率對(duì)退火板組織和性能影響。（4）進(jìn)行模擬連續(xù)退火實(shí)驗(yàn)，研究不同退火溫度及保溫時(shí)間對(duì)組織和性能的影響規(guī)律，尤其是對(duì)深沖性能的影響。（5）利用XRD及EBSD織構(gòu)分析方法，研究熱軋、冷軋和退火各階段織構(gòu)演變規(guī)律。（6）采用透射電鏡觀察熱軋不同卷取溫度鋼板的析出物。23研究方案231化學(xué)成分設(shè)計(jì)材料的性能是由化學(xué)成分和加工工藝決定的，合理的成分設(shè)計(jì)是獲得優(yōu)良性能得基礎(chǔ)條件。IF鋼的成分特點(diǎn)就是超低碳、微合金化、鋼質(zhì)純凈。超低碳（TINB）IF鋼的成分設(shè)計(jì)思想之一即是盡可能的降低鋼中的C、N含量，加入強(qiáng)碳、氮化合物形成元素TI、NB，以清除固溶的間隙原子，以使鋼獲得良好的深沖性能。在IF鋼的實(shí)際冶煉過程中，C、N含量應(yīng)保持在盡可能低的水平，加入微合金元素TI、NB，應(yīng)保證能夠完全清除鋼中的C、N間隙原子，同時(shí)其他雜質(zhì)元素也要控制在盡可能低的水平，以保證鋼質(zhì)純凈。實(shí)驗(yàn)鋼的化學(xué)成分設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是（1）C、N元素的含量控制在盡可能低的水平（C0004、N003）。（2）SI作為鋼中的固溶強(qiáng)化元素，含量越低越好（SI0003。（3）MN通常是按MN/S10來(lái)考慮的，以免發(fā)生由于S引起的熱脆。但是，對(duì)于加TI的超低碳鋼來(lái)說(shuō)，S以鈦化物的形式被固定，不會(huì)有熱脆發(fā)生，故MN含量可適當(dāng)降低。MN含量過多除固溶強(qiáng)化外還引起析出物過剩，阻礙再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大，對(duì)R值不利，故含量應(yīng)控制在較低范圍（MN02）。（4）S、P易偏析，明顯損害鋼板質(zhì)量，是產(chǎn)生裂紋的原因，因此S、P應(yīng)盡可能控制的低（S0008、P0008）（5）AL作為脫氧劑先于TI元素加入，除達(dá)到脫氧的目的，可以減少合金元素TI的燒損，提高TI的收得率。與MN相似，過多的AL對(duì)R值不利，故AL含量控制在002006。（6）加入極少量NB的IF鋼，在不降低延伸率的前提下可以改善其力學(xué)性能。本課題研究的超低碳（TINB）IF鋼，是以TI為主的IF鋼。所以，微合金元素的設(shè)計(jì)24北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文思想是加入少量的NB，配以不同含量的TI，另外，設(shè)計(jì)兩種NB含量相對(duì)高的IF鋼以進(jìn)行性能比較。實(shí)驗(yàn)鋼的具體成分設(shè)計(jì)見表21表21實(shí)驗(yàn)鋼設(shè)計(jì)目標(biāo)成分編號(hào)CSIMNPSNALSNBTI10004；112；111；111圖46取向分布函數(shù)245截面上的重要取向從上一節(jié)可以看出，卷取溫度對(duì)深沖性能指標(biāo)R值影響非常大，隨著卷曲溫度的提高，R值得到顯著改善。為了研究卷取溫度對(duì)R值的影響的內(nèi)在原因，選取了S4鋼中的720、680和640卷取的三個(gè)兩個(gè)冷軋退火試樣進(jìn)行XRD織構(gòu)測(cè)量實(shí)驗(yàn)。不同卷取溫度冷軋退火試樣的織構(gòu)定量分析結(jié)果見表44所示，圖47為卷取溫度對(duì)2為45的ODF截面圖和取向線織構(gòu)密度分布影響。表44不同卷取溫度試樣織構(gòu)定量分析結(jié)果卷取溫度/R值111織構(gòu)/100織構(gòu)/GOSS織構(gòu)/111/10072019920762873787236801861971290379680640170172226343165549北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文從表44可以看出，隨著卷取溫度的提高，冷軋退火板R值不斷增大，XRD織構(gòu)定量分析結(jié)果表明，其111織構(gòu)組分含量從640卷取時(shí)的1722不斷上升到720卷取時(shí)的2076，而相對(duì)來(lái)說(shuō)，在高溫模擬連續(xù)退火條件下，卷取溫度對(duì)其100織構(gòu)組分含量影響不大，其含量基本保持在280左右，因此，其111/100隨著卷取溫度的上升而不斷的變大。在720卷取時(shí)，111/100達(dá)到723。LEVEL110LEVEL220LEVEL460LEVEL580LEVEL110LEVEL220LEVEL460LEVEL580LEVEL6100LEVEL340LEVEL340LEVEL7120（A）（B）50北京科技大學(xué)碩士學(xué)位論文60657075808590707580859095100105110115120640680FG1/720111111（C）圖47卷取溫度對(duì)2為45的ODF截面圖和取向線織構(gòu)密度分布影響（A）CT640（B）CT720（C）取向線上織構(gòu)密度分布從圖47（A）和（B）可以看出，冷軋退火板的具有完整的強(qiáng)烈的纖維織構(gòu)，且隨著卷取溫度的升高，纖維織構(gòu)密度不斷增強(qiáng)。從圖47（C）可以看出，總體上來(lái)說(shuō)，不論是640卷取還是720卷取，取向線上從111織構(gòu)到111織構(gòu)密度是不斷增強(qiáng)的。但是在640和680卷取時(shí)，取向線上織構(gòu)密度分布較平均，且強(qiáng)點(diǎn)是在111織構(gòu)附近，不同的是640卷取時(shí)取向線上織構(gòu)平均密度約80級(jí)，而680卷取時(shí)，其平均密度上升到98級(jí)左右，當(dāng)卷取溫度上升到720時(shí)，取向線上織構(gòu)密度分布從111織構(gòu)到111織構(gòu)密度不斷增強(qiáng)，從92級(jí)幾乎成直線上升到115級(jí)，其織構(gòu)最強(qiáng)點(diǎn)在111織構(gòu)上。44本章小結(jié)熱軋工藝參數(shù)終軋溫度、冷卻方式和卷取溫度對(duì)熱軋組織均有一定影響，終軋溫度越低