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在工程机械及建筑用钢领域,如何在保证强度的同时使塑性提高,始终是研究者们关注的重要课题。在众多的高强度钢品种中,相变诱发塑性钢被认为是最具发展前景的高塑性多相高强度钢。本文结合某中厚板厂和轧制技术与连轧自动化国家重点实验室之间的合同项目,以Q345钢的化学成分为基础,通过添加合金元素Si和微量合金元素Nb和Ti,设计制备出A、B两种试验钢。通过实验室控轧控冷模拟试验,研究分析化学成分、轧制工艺参数和不同冷却模式对试验钢组织与力学性能的影响,利用热染技术区分钢中相结构的组成,并用X射线衍射试验测量残余奥氏体含量,最终确定高强度高塑性多相钢板工业生产的较好工艺,本文的主要研究成果如下:
(1)研究不同精轧开轧温度和奥氏体未再结晶区道次变形量对A钢组织和力学性能的影响。得出结论:降低精轧开轧温度和减小道次变形量有助于获得多的残余奥氏体,TRIP效应显著,试验钢力学性能优异。
(2)研究不同铁素体区停留时间对B钢组织和力学性能的影响。试验结果表明:停留时间为2min时,因时间较短,回复不充分,奥氏体中碳浓度较高、稳定性好,可获得较多的残余奥氏体,TRIP效应较强;停留时间为最长的8min时,B钢组织中的奥氏体位错密度等缺陷降低、奥氏体碳浓度降低、稳定性变差,TRIP效应减弱。
(3)研究贝氏体区终冷温度对TRIP效应的影响。试验结果表明:当终冷温度低于500℃时,残余奥氏体分布于贝氏体铁素体板条束之间,含量较少,TRIP效应较弱,A、B钢的力学性能较差;当终冷温度在510℃~560℃之间,贝氏体主要以粒状贝氏体形式存在,残余奥氏体呈细小颗粒状分布于贝氏体内部,含量较多,TRIP效应较强,A、B钢的力学性能较好;当终冷温度在610℃时,组织中出现珠光体,残余奥氏体的碳含量降低,稳定性变差,TRIP效应减弱,A、B钢的力学性能降低。
(4)A、B钢采用二段冷却方式和三段冷却方式控冷,只要合理控制α/γ二相分离的空冷阶段,促进多边形铁素体形成,使未相变奥氏体中的碳浓度增高,均可得到铁素体、贝氏体和残余奥氏体的三相组织,其中,经二段冷却获得的力学性能较三段冷却获得的力学性能优异。
(5)含微量元素Nb、Ti的B试验钢比仅含Nb的A试验钢力学性能优异,可见复合添加Nb、Ti更有利于提高多相钢板的延伸率和强塑积。
(6)试验确定出高强度高塑性多相钢板工业生产的较好TMCP工艺为:控制精轧开轧温度850℃,奥氏体未再结晶区道次变形量15%以内,轧后采用铁素体区空冷2min左右,然后水冷至510~560℃的贝氏体区的二段冷却方式。在此工艺条件下,试验钢的力学性能达到了预期的目标。