500～700MPa低成本热轧双相钢的研究与开发

摘要

随着汽车向节能、降耗、环保的减量化方向发展，热轧双相钢在汽车结构件制造领域应用日趋广泛。目前我国在500～700MPa级热轧双相钢开发方面仍存在成本过高、工艺过程复杂、组织性能不稳定等问题。本文以低成本500～700MPa热轧双相钢的开发为目标，采用C-Mn-Cr及C-Mn-Nb-Ti两种成分体系进行了开发研究。
　　本研究主要内容包括：⑴设计了两种低成本成分体系的热轧双相钢:C-Mn-Cr钢以Cr替代Mo，在提高工艺稳定性的同时大幅降低成本，用于开发500～580MPa级热轧双相钢;C-Mn-Nb-Ti钢结合超快冷技术充分发挥细晶强化、相变强化及析出强化的作用，用于开发640～700MPa级及以上级别热轧双相钢。⑵通过单道次压缩实验，研究实验钢奥氏体的动态再结晶行为。结果表明:C-Mn-Cr钢的动态再结晶激活能为383.835kJ/mol，变形抗力较小。C-Mn-Nb-Ti钢再结晶激活能为433.981 kJ/mol，较难发生动态再结晶，具有较大的未再结晶轧制窗口，利于晶粒的细化;当变形速率为0.1s-1、变形温度≤800℃时，由于奥氏体形变诱导铁素体的转变，应力-应变曲线上仍然存在峰值。⑶应用热膨胀法结合金相分析法，建立了实验钢静态、动态连续冷却转变曲线。结果表明:C-Mn-Cr钢更易于通过轧后的控制冷却获得F+M的双相组织。变形可使过冷奥氏体开始相变温度提高、使CCT曲线向左上方移动、明显扩大铁素体相变区。变形与加速冷却的综合作用使得变形奥氏体连续冷却后的金相组织晶粒明显变得细小均匀。⑷采用热模拟实验机模拟了快冷+保温+淬火的工艺，探究各工艺参数对组织演变及性能的影响。结果表明:变形温度对C-Mn-Cr钢组织性能无明显影响，C-Mn-Nb-Ti钢铁素体百分含量随变形温度降低而升高，低温变形时马氏体较为弥散细小。较小的冷却速度可促进铁素体析出，减小马氏体岛尺寸;两实验钢的铁素体转变量的峰值温度分别约为700℃、660℃;铁素体转变量与保温时间的关系曲线呈“S”型，且随保温温度的降低，“S”曲线向左上方移动。⑸通过实验室热轧实验，研究超快冷+空冷+层流冷却及一段式冷却模式下实验钢的组织性能，并得到较佳的工艺参数，结果表明:与C-Mn-Cr钢相比，工艺参数对C-Mn-Nb-Ti钢的组织性能的影响更为明显。终轧温度、出超快冷温度及空冷时间共同影响铁素体的形态及含量，进而影响后续相变及其组织性能;卷取温度是获得马氏体及双相钢连续屈服特性的关键参数。⑹通过实验室的试制可得:C-Mn-Cr钢终轧温度为840℃左右、出超快冷温度为690～745℃、空冷时间为4～6s、卷取温度≤350℃时，可获得组织性能优异的540～580MPa热轧双相钢;采用一段式的连续式冷却模式时，性能良好，所得组织为铁素体+马氏体+（少量）贝氏体。C-Mn-Nb-Ti钢终轧温度为810℃左右、出超快冷温度为670～735℃、空冷时间为5～7s、卷取温度≤300℃时，可获得组织性能优异的650～710MPa热轧双相钢;且通过工艺参数的调整，可实现C-Mn-Nb-Ti钢组织及强度的柔性控制。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 双相钢简介

1．2．1 双相钢组织特征

1．2．2 双相钢性能特征

1．2．3 影响热轧双相钢组织性能的因素

1．3 热轧双相钢在汽车结构件中的应用

1．3．1 车身结构件的应用

1．3．2 汽车工业中的“以热代冷”

1．3．3 非车身结构件的应用

1．4 热轧双相钢的发展现状

1．4．1 国外发展概况

1．4．2 国内发展概况

1．5 热轧双相钢的发展趋势及存在问题

1．5．1 低成本热轧双相钢

1．5．2 短流程生产线上开发热轧双相钢

1．5．3 扩大产品应用范围

1．5．4 存在问题

1．6 主要研究内容及意义

1．6．1 主要研究内容

1．6．2 研究意义

第2章 奥氏体高温变形行为研究

2．1 实验材料及方案

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验方法

2．2 实验结果及分析

2．2．1 实验钢的真应力-真应变曲线

2．2．2 变形条件对变形抗力的影响

2．2．3 动态再结晶激活能及模型推导

2．2．4 实验钢在不同变形条件下的显微组织

2．3 本章小结

第3章 奥氏体连续冷却相变行为研究

3．1 实验材料及方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验原理

3．2 实验钢静态CCT的测定

3．2．1 实验方法

3．2．2 实验结果及分析

3．3 实验钢动态CCT的测定

3．3．1 实验方法

3．3．2 实验结果及分析

3．4 讨论

3．4．1 变形对相变及组织的影响

3．4．2 冷却速度对开始相变温度及组织的影响

3．4．2 热轧双相钢形成机理及冷却路径的选择

3．5 本章小结

第4章 工艺参数对热轧双相钢组织演变及性能的影响

4．1 变形温度对双相钢组织演变及性能的影响

4．1．1 实验方案

4．1．2 实验结果及分析

4．2 冷却速度对双相钢组织演变及性能的影响

4．2．1 实验方案

4．2．2 实验结果及分析

4．3 保温温度对双相钢组织演变及性能的影响

4．3．1 实验方案

4．3．2 实验结果及分析

4．4 保温时间对双相钢组织演变及性能的影响

4．4．1 实验方案

4．4．2 实验结果及分析

4．5 本章小结

第5章 实验室热轧工艺研究

5．1 热轧工艺探索

5．1．1 实验材料及方案

5．1．2 实验结果及分析

5．2 实验室热轧双相钢的试制

5．2．1 实验工艺

5．2．2 实验结果与分析

5．3 本章小结

第6章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文

致谢