轧制温度对耐候热轧H型钢力学性能的影响

摘要

根据热轧H型钢翼缘厚度方向变形集中在万能轧制阶段的特点,将万能阶段开轧温度设定在800~1000°C,其余主要工艺参数不变。通过对热轧H型钢进行力学性能检验及显微组织对比分析,发现铁素体晶粒尺寸及外形对产品力学性能有至关重要的影响,而万能阶段开轧温度对铁素体晶粒尺寸及外形存在显著影响。当开轧温度在1000~950°C时,虽然能够实现奥氏体动态再结晶,但在轧后分别从900和850°C空冷时,再结晶晶粒长大迅速,也易出现反常长大。当开轧温度为1000°C时,铁素晶粒尺寸不一,存在明显的混晶,当温度降低至950°C时,虽然混晶情况有所改善,但依然无法消除。在温度降低至900°C时,不仅能够完成奥氏体动态再结晶,而且轧后空冷起始温度降低至800°C,再结晶晶粒长大被抑制,形成了细小且均匀的初始奥氏体组织,此时的铁素体晶粒为10~30μm的等轴状。当温度进一步降低至850~800°C时,因无法达到促进奥氏体动态再结晶的热激活能需求,仅在未再结晶区进行了变形,最终形成扁平状铁素体晶粒,长轴与短轴尺寸比例接近2∶1,长轴尺寸减小不明显,短轴尺寸进一步减小。正因为如此,随着开轧温度从1000°C降低至900°C,铁素体晶粒尺寸减小,从而增加了晶界面积,降低了应力集中程度,增大了瞬时变形的均匀分配能力,使得产品屈服强度从369 MPa升高至415 MPa,抗拉强度从508 MPa升高至546 MPa,断后伸长率从30.0%升高至31.5%,低温冲击功均值从36 J提升至99 J;当温度降低至850~800°C时,扁平状铁素体晶粒进一步增大了晶界面积,使得产品屈服强度和抗拉强度分布进一步升高至468 MPa和567 MPa,但由于长、短轴差距增大,导致塑性变形时需要协调转动而产生畸变能,断后伸长率降低至27.5%,低温冲击功均值提升至109 J,此时屈强比已达到0.83。鉴于降低开轧温度影响生产节奏,同时考虑万能轧机负荷、能耗及辊耗等经济因素,900~850°C是较为理想的开轧温度区间,此时产品不仅强度及塑性指标均保持在较高的水平,而且韧性指标大幅提升,耐候热轧H型钢的综合力学性能得到明显改善。