硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响

D0I:10.13374/i.issnl001053x.2010.12.008 第32卷第12期 北京科技大学学报 Vol 32 N9 12 2010年12月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing Des 2010 硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响 王小燕于浩 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要以薄板坯连铸连轧(CS工艺下生产的含B和无B低碳热轧、罩式退火板为实验材料，研究了B对低碳深冲钢板织 构的影响。利用电解化学相分析、内耗和拉曼实验等方法和结果，从化学成分、析出物两个方面对热轧、退火板中织构的形成 与发展进行了系统分析.结果表明：无B热轧板的AN含量比含B热轧板中的高，后者的织构优于前者：退火板中含B钢和 无B钢中AN含量几乎相等，然而无B退火板织构优于含退火板的.AN不是影响织构发展的唯一决定因素，BN也会影 响织构的发展. 关键词低碳钢：热轧：退火；织构；硼 分类号TG3355 Influences of boron on the texture of low carbon deep draw ing steel sheets pro duced by compact strp producton WANG X aa yan YU Hao Schpol ofMaterias Sc ience and Enginee ring University ofSc ience and Technokgy Beijing Beijing 100083 China ABSTRACT The inflence of boron on the texture of pw carbon deep drawing steel sheets was studied wih B contaned and B free low carbon hot rolled and batch-anneakd strps produced byCSP compact strip productpny as experinentalmaterials Texture pma ton and developmentof the hot rolled and batch annealed strps were analyzed in tems of dhemical com positon and precp itates by electoytic chemical phase analysis ntemal friction and Ram an analysis The results show hat te AN con tent of B-free hot rolled stps ismuch more than that of B-contained hot rolled strps but the ater exure is beter han he fomer The AN contents of B-free and B-conmined annealed strps are amn ost equal however the texure ofB-connined annealed strps is bad It is indicated that AN is noton y the detem nant acpr that afects texture deveppment but B and BN also have some in fluences KEY WORDS pw cabon steel hot rolling annealng textures boron 薄板坯连铸连轧(CSP是20世纪90年代兴 比观察，利用电解化学相分析、内耗和拉曼实验结 起的一项短流程新工艺.目前，薄板坯连铸连轧微 果进行分析、讨论，旨在探索微量元素B对低碳深 合金化技术体系的框架已形成，各类微合金钢的 冲钢板织构的影响. 产品结构己基本建立，随着该技术更广泛地推广 1实验材料 应用，基于薄板坯连铸连轧流程的各类微合金化 技术的基础研究进一步深化、系统化.与传统工艺 实验材料取自包钢CSP生产线所生产的无B 相比，CSP工艺生产的产品具有较高的强度，因此 和含B热轧、罩式退火板，由国家钢铁研究总院测 降低强度成为该领域的研究热点，然而国内外对 试中心测得实验用钢的化学成分（表1）以及电解化 于在此生产条件下B对低碳深冲钢板织构影响的 学相分析实验结果.钢板生产工艺参数为：开轧温 报道较少.本文分别对大生产条件下CSP工艺生 度1130℃，终轧温度900℃卷取温度为570℃ 产的含B和无低碳热轧，退火板织构进行了对 680℃罩式退火，退火工艺为保温10h缓冷2h 收稿日期：2010-04-06 基金项目：国家自然科学基金资助项目(NQ50774110片霍英东教有基金资助项目(N0104017) 作者简介：王小燕(1987-)，女，顾士研究生：于浩(1970-)，男，教授，博士生导师.Em时h扣@126cm

第 32卷 第 12期 2010年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.12 Dec.2010 硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响 王小燕 于 浩 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 摘 要 以薄板坯连铸连轧 ( CSP)工艺下生产的含 B和无 B低碳热轧、罩式退火板为实验材料, 研究了 B对低碳深冲钢板织 构的影响.利用电解化学相分析、内耗和拉曼实验等方法和结果, 从化学成分 、析出物两个方面对热轧、退火板中织构的形成 与发展进行了系统分析.结果表明:无 B热轧板的 AlN含量比含 B热轧板中的高, 后者的织构优于前者;退火板中含 B钢和 无 B钢中 AlN含量几乎相等, 然而无 B退火板织构优于含 B退火板的.AlN不是影响织构发展的唯一决定因素, B、BN也会影 响织构的发展. 关键词 低碳钢;热轧;退火 ;织构;硼 分类号 TG335.5 Influencesofborononthetextureoflowcarbondeepdrawingsteelsheetspro￾ducedbycompactstripproduction WANGXiao-yan, YUHao SchoolofMaterialsScienceandEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China ABSTRACT TheinfluenceofborononthetextureoflowcarbondeepdrawingsteelsheetswasstudiedwithB-containedandB-free low-carbonhot-rolledandbatch-annealedstripsproducedbyCSP( compactstripproduction) asexperimentalmaterials.Textureforma￾tionanddevelopmentofthehot-rolledandbatch-annealedstripswereanalyzedintermsofchemicalcompositionandprecipitatesby electrolyticchemicalphaseanalysis, internalfrictionandRamananalysis.TheresultsshowthattheAlNcontentofB-freehot-rolled stripsismuchmorethanthatofB-containedhot-rolledstrips, butthelattertextureisbetterthantheformer.TheAlNcontentsof B-freeandB-containedannealedstripsarealmostequal, however, thetextureofB-containedannealedstripsisbad.Itisindicatedthat AlNisnotonlythedeterminantfactorthataffectstexturedevelopment, butBandBNalsohavesomeinfluences. KEYWORDS lowcarbonsteel;hotrolling;annealing;textures;boron 收稿日期:2010--04--06 基金项目:国家自然科学基金资助项目 ( No.50774110 );霍英东教育基金资助项目 ( No.104017 ) 作者简介:王小燕 ( 1987— ), 女, 硕士研究生;于 浩 ( 1970— ), 男, 教授, 博士生导师, E-mail:yhzhmr@126.com 薄板坯连铸连轧 ( CSP) 是 20世纪 90 年代兴 起的一项短流程新工艺 .目前, 薄板坯连铸连轧微 合金化技术体系的框架已形成, 各类微合金钢的 产品结构已基本建立, 随着该技术更广泛地推广 应用, 基于薄板坯连铸连轧流程的各类微合金化 技术的基础研究进一步深化 、系统化.与传统工艺 相比, CSP工艺生产的产品具有较高的强度, 因此 降低强度成为该领域的研究热点, 然而国内外对 于在此生产条件下 B对低碳深冲钢板织构影响的 报道较少.本文分别对大生产条件下 CSP工艺生 产的含 B和无 B低碳热轧 、退火板织构进行了对 比观察, 利用电解化学相分析 、内耗和拉曼实验结 果进行分析 、讨论, 旨在探索微量元素 B对低碳深 冲钢板织构的影响 . 1 实验材料 实验材料取自包钢 CSP生产线所生产的无 B 和含 B热轧 、罩式退火板, 由国家钢铁研究总院测 试中心测得实验用钢的化学成分 (表 1)以及电解化 学相分析实验结果 .钢板生产工艺参数为:开轧温 度 1 130 ℃, 终轧温度 900 ℃, 卷取温度为 570 ℃; 680 ℃罩式退火, 退火工艺为保温 10 h, 缓冷 2 h. DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2010.12.008

第12期 王小燕等：硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响 1559 表1实验钢的化学成分（质量分数） Table 1 Chem ica l composition of the ested steel % 钢种 Si Mn P Alt Als Ca N Bs 无B钢 0.047 029 012 0.009 0002 0.024 0022 00019 0.0026 00049 0 含B钢 004 0.卫 014 0.006 0.002 0.027 0024 00017 00062 00054 0.0016 文献[1]研究表明，无B热轧板和含B热轧板 相分析测试，电解溶样均得到包含碳化物、ANFe 中的平均晶粒尺寸分别为11.8μm和19.6μ四无B 的化合物等在内的粉末，含B钢中还有B的化合 退火板和含B退火板中的平均晶粒尺寸分别为 物.用X射线小角度散射法直接测定粒子尺寸，根 18.2μm和12.14m由XRD宏观织构分析结果可 据测试数据统计得到粒子的分散度，以及含B钢和 知：对于热轧板，含B钢板的{111}取向相对较强， 无钢热轧、退火板中F的化合物电解粉末粒度 出现了较强Y纤维织构，无B钢板织构较弱：而对 分布特征（见图1图2）.图中D)为粒度分布频 于罩式退火板，含B钢和无B钢的{111}面织构体 度，代表各粒度尺寸间隔为1的区间范围内颗粒 积分数分别为11.%和13.0%，含B钢Y纤维织构 的平均质量分数.试样中的AN和含量见表2 有所减弱. 由该方法测得的退火板中固溶碳原子含量见表3 2实验方法及结果 测试结果显示：热轧板中Fe的化合物在无B 钢、含B钢中的分散度分别为141.8m1400m四 2.1电解化学相分析 无钢中粗大的F的化合物的质量分数比含B钢 对含钢和无B钢热轧，退火板进行电解化学 中的略高；而退火板中F的化合物在无钢、含B 1.4r a 1.0 1(b) 1.2 0.8 0.6 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0 05000 80专专6 & D/nm Dinm 图1热轧板中F的化合物尺寸分布直方图.（号无B钢：（含B钢 Fig 1 Size disrbution hisogram of Fe compounds in hotrolled stps a B-free steel(b B-added seel 1.0 1.0 1) 0.8 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 83 085-00 、 09-05 D/nm D/nm 图2退火板中F的化合物尺寸分布直方图.(3无B钢：（含B钢 Fg2 Sie distrbution hisogram of Fe conpounds in anneaed strps (a B.fee steel b B-added steel

第 12期 王小燕等:硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响 表 1 实验钢的化学成分 (质量分数 ) Table1 Chemicalcompositionofthetestedsteel % 钢种 C Si Mn P S Alt Als Ca O N Bs 无 B钢 0.047 0.029 0.12 0.009 <0.002 0.024 0.022 0.001 9 0.002 6 0.004 9 0 含 B钢 0.04 0.02 0.14 0.006 0.002 0.027 0.024 0.001 7 0.006 2 0.005 4 0.001 6 文献[ 1]研究表明, 无 B热轧板和含 B热轧板 中的平均晶粒尺寸分别为 11.8μm和 19.6 μm, 无 B 退火板和含 B退火板中的平均晶粒尺寸分别为 18.2 μm和 12.1 μm.由 XRD宏观织构分析结果可 知 :对于热轧板, 含 B钢板的 {111}取向相对较强, 出现了较强 γ纤维织构, 无 B钢板织构较弱;而对 于罩式退火板, 含 B钢和无 B钢的 {111}面织构体 积分数分别为 11.6%和 13.0%, 含 B钢 γ纤维织构 有所减弱. 2 实验方法及结果 2.1 电解化学相分析 对含 B钢和无 B钢热轧 、退火板进行电解化学 相分析测试, 电解溶样均得到包含碳化物、AlN、Fe 的化合物等在内的粉末, 含 B钢中还有 B的化合 物.用 X射线小角度散射法直接测定粒子尺寸, 根 据测试数据统计得到粒子的分散度, 以及含 B钢和 无 B钢热轧 、退火板中 Fe的化合物电解粉末粒度 分布特征 (见图 1、图 2) .图中 f(D)为粒度分布频 度, 代表各粒度尺寸间隔为 1 nm的区间范围内颗粒 的平均质量分数.试样中的 AlN和 BN含量见表 2, 由该方法测得的退火板中固溶碳原子含量见表 3. 测试结果显示:热轧板中 Fe的化合物在无 B 钢、含 B钢中的分散度分别为 141.8 nm、140.0 nm, 无 B钢中粗大的 Fe的化合物的质量分数比含 B钢 中 的略高 ;而退火板中 Fe的化合物在无 B钢 、含 B 图 1 热轧板中 Fe的化合物尺寸分布直方图.( a) 无 B钢;( b) 含 B钢 Fig.1 SizedistributionhistogramofFecompoundsinhot-rolledstrips:( a)B-freesteel;( b) B-addedsteel 图 2 退火板中 Fe的化合物尺寸分布直方图.( a)无 B钢;( b)含 B钢 Fig.2 SizedistributionhistogramofFecompoundsinannealedstrips:( a) B-freesteel;( b) B-addedsteel · 1559·

。1560 北京科技大学学报 第32卷 钢中的分散度分别为145.9m四165.3m无B钢中 乎相等；而热轧板和退火板中的BN分别为14× 粗大的F的化合物的质量分数比含B钢中的小. 10和27×106.可见在热轧、退火工艺过程中均 由表2的实验结果可以看出：热轧板中A的 有B粒子析出.由表3的数据可以看出两种实验 析出很少，其中含B钢中A的析出略少于无B钢 钢中总的C含量原本就有差异，固溶在退火板中总 中的A析出，退火板中两种钢的AN体积分数几 的C含量无钢大于含钢. 表2试样中的AN和N含量（质量分数） Table2 Cantents ofAN and BN in the tested smples % AN BN 钢板 Al N E 6 N ∑ 无B热轧板 00013 00006 0.0019 0 0 0 含B热轧板 00006 00003 00009 00006 00008 00014 无B退火板 00056 00029 0.0085 0 0 0 含B退火板 00059 00031 00090 00012 00015 00027 表3退火板中C的质量分数 Yo公司HR-800型拉曼光谱仪进行检测，对比观 Tabe3 Contents ofC in anneaked sheet % 察无退火板和含腿火板中A的分布状态.实 钢板 钢中总C MC中C 围溶的总C 验条件为：室温，激发波长入=532.16m扫描拉曼 无B钢 00470 00407 00063 光谱范围为100~2000m,激光光斑为1μm 含B钢 00400 00368 00032 23.1无退火板 由图3所示，图3（马中红框所在区域代表在光 2.2内耗实验分析 学显微镜800倍下金相图上拉曼光谱扫描区域，将 内耗是物质在振动中所引起的能量损耗，可以 图3(9中标示的12和3点所指点的拉曼光谱图 用来研究固体内部缺陷和溶质原子之间的相互作 与A的标准拉曼图谱（图3(b)相对照，可以看 用.委托中国科学院固体物理研究所利用多功能内 出析出物为A粒子，其分布特征为沿晶界有少量 耗仪，在自由衰减模式下，测量含B和无腿火钢 析出，在晶内未观察到析出. 板的内耗一温度曲线.试样规格均为70m 23.2含腿火板 2mm义1mm长×宽×厚).实验条件为：频率约 由图4所示，图4(3中红框所在区域代表在光 1Hz温度700℃，应变振幅2X10,升温速度3℃。 学显微镜800倍下金相图上拉曼光谱扫描区域，将 s.利用曲线和经验公式凶，计算了无B钢和含B 图4(9中标示的1、2.34点所指点的拉曼光谱图 钢中晶格间隙固溶碳原子的体积分数分别为17.0× 与AN的标准拉曼图谱相对照，初步得出结论，AN 106、14.7×106.注意到实验钢中无B钢中加入 分布特征为沿晶界和晶内都有少量析出. 的C质量分数比含钢中的多70×10，通过与化 由占位竞争理论可知，在F中占位竞争能力从 学相分析的实验结果的比较，得出偏聚在位错或晶 强到弱依次为B C N Q P和$3，所以含B钢中的 界处碳原子的体积分数分别为460×106、27.3× 在晶界偏聚的B使得一部分移偏离晶界，因此在 106,可见无钢在晶界或位错处偏聚的碳比含B 晶粒内部也发现了少量的A析出. 钢中的多 3讨论 2.3拉曼实验分析 拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起 由于热轧、冷轧和退火织构之间存在着一定的 来的分子结构表征技术，可以进行定性分析 联系，使得织构的发展具有遗传性.因此，本文从化 由文献[1]可知，在含B热轧、退火板中，单质 学成分、析出物两个方面来讨论B对低碳深冲钢板 B和团分布在低碳钢组织中的晶界及其邻近区域 织构的影响. 内.在此，拉曼光谱分析主要检测、研究AN在低碳 3.1化学成分对织构的影响 退火无B钢、含B钢中的分布. 3.1.1固溶C源子的影响 委托中国科学院物理研究所利用法国b血 间隙固溶C原子偏聚在位错处对其钉扎，造成

北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 钢中的分散度分别为 145.9nm、165.3 nm, 无 B钢中 粗大的 Fe的化合物的质量分数比含 B钢中的小. 由表 2的实验结果可以看出 :热轧板中 AlN的 析出很少, 其中含 B钢中 AlN的析出略少于无 B钢 中的 AlN析出, 退火板中两种钢的 AlN体积分数几 乎相等;而热轧板和退火板中的 BN分别为 14 × 10 -6和 27 ×10 -6.可见在热轧、退火工艺过程中均 有 BN粒子析出 .由表 3的数据可以看出两种实验 钢中总的 C含量原本就有差异, 固溶在退火板中总 的 C含量无 B钢大于含 B钢 . 表 2 试样中的 AlN和 BN含量 (质量分数 ) Table2 ContentsofAlNandBNinthetestedsamples % 钢板 AlN BN Al N ∑ B N ∑ 无 B热轧板 0.001 3 0.000 6 0.001 9 0 0 0 含 B热轧板 0.000 6 0.000 3 0.000 9 0.000 6 0.000 8 0.001 4 无 B退火板 0.005 6 0.002 9 0.008 5 0 0 0 含 B退火板 0.005 9 0.003 1 0.009 0 0.001 2 0.001 5 0.002 7 表 3 退火板中 C的质量分数 Table3 ContentsofCinannealedsheet % 钢板 钢中总 C M3C中 C 固溶的总 C 无 B钢 0.047 0 0.040 7 0.006 3 含 B钢 0.040 0 0.036 8 0.003 2 2.2 内耗实验分析 内耗是物质在振动中所引起的能量损耗, 可以 用来研究固体内部缺陷和溶质原子之间的相互作 用 .委托中国科学院固体物理研究所利用多功能内 耗仪, 在自由衰减模式下, 测量含 B和无 B退火钢 板的 内耗--温度 曲 线 .试 样 规 格均 为 70 mm× 2 mm×1 mm(长 ×宽 ×厚 ) .实验条件为 :频率约 1 Hz, 温度 700 ℃, 应变振幅 2 ×10 -5 , 升温速度 3℃· s -1.利用曲线和经验公式 [ 2] , 计算了无 B钢和含 B 钢中晶格间隙固溶碳原子的体积分数分别为 17.0 × 10 -6 、14.7 ×10 -6.注意到实验钢中无 B钢中加入 的 C质量分数比含 B钢中的多 70 ×10 -6 , 通过与化 学相分析的实验结果的比较, 得出偏聚在位错或晶 界处碳原子的体积分数分别为 46.0 ×10 -6 、27.3 × 10 -6 , 可见无 B钢在晶界或位错处偏聚的碳比含 B 钢中的多. 2.3 拉曼实验分析 拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起 来的分子结构表征技术, 可以进行定性分析. 由文献 [ 1] 可知, 在含 B热轧、退火板中, 单质 B和 BN分布在低碳钢组织中的晶界及其邻近区域 内 .在此, 拉曼光谱分析主要检测 、研究 AlN在低碳 退火无 B钢、含 B钢中的分布. 委托中国科学院物理研究所利用法国 Jobin￾Yvon公司 HR--800型拉曼光谱仪进行检测, 对比观 察无 B退火板和含 B退火板中 AlN的分布状态 .实 验条件为 :室温, 激发波长 λ=532.16 nm, 扫描拉曼 光谱范围为 100 ～ 2 000 cm -1 , 激光光斑为 1 μm. 2.3.1 无 B退火板 由图 3所示, 图 3( a)中红框所在区域代表在光 学显微镜 800倍下金相图上拉曼光谱扫描区域, 将 图 3( c)中标示的 1、2和 3点所指点的拉曼光谱图 与 AlN的标准拉曼图谱 (图 3 ( b) )相对照, 可以看 出析出物为 AlN粒子, 其分布特征为沿晶界有少量 析出, 在晶内未观察到析出. 2.3.2 含 B退火板 由图 4所示, 图 4( a)中红框所在区域代表在光 学显微镜 800倍下金相图上拉曼光谱扫描区域, 将 图 4( c)中标示的 1、2、3、4 点所指点的拉曼光谱图 与 AlN的标准拉曼图谱相对照, 初步得出结论, AlN 分布特征为沿晶界和晶内都有少量析出 . 由占位竞争理论可知, 在 Fe中占位竞争能力从 强到弱依次为 B、C、N、O、P和 S [ 3] , 所以含 B钢中的 在晶界偏聚的 B使得一部分 N移偏离晶界, 因此在 晶粒内部也发现了少量的 AlN析出. 3 讨论 由于热轧、冷轧和退火织构之间存在着一定的 联系, 使得织构的发展具有遗传性.因此, 本文从化 学成分、析出物两个方面来讨论 B对低碳深冲钢板 织构的影响. 3.1 化学成分对织构的影响 3.1.1 固溶 C原子的影响 间隙固溶 C原子偏聚在位错处对其钉扎, 造成 · 1560·

第12期 王小燕等：硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响 1561。 a 县 00000 -2 0 X/um (c) IN 0- 0 X/um X/um 图3无B退火板中AN在品粒的分布情况（步进：1m).(两金相图：(A拉曼图：(9AN啦曼步进图 Fig 3 Distrbutin ofAN n the gmins of B-free annea ed plates(step 1um):a)metallograpb (b AN Raamappg (9 AN Raan step digram 冷轧变形时位错不易滑移.此外，间隙固溶C源子 轧组织的变形程度提高，晶粒沿轧向伸长程度越大， 也容易在晶界偏聚，增强了晶界的强度.这些都阻 形变储能增大，冷轧织构中{111}组分越强，越有利 碍了变形晶粒向有利取向的运动，致使{111}组分 于{111退火织构的发展. 减少 含B钢中，固溶B在晶界的偏聚，提高了奥氏 对于本实验钢种，由内耗实验可知，含退火 体的稳定性，抑制了铁素体形核，但并不阻碍其生长 板中偏聚在晶界处的固溶C原子比无B退火板中 速度，使得晶粒尺寸粗大；并且在热轧过程中形成的 的少，然而织构却相对较弱，考虑到含B钢本身添 粗大的粒子，减少了晶界的钉扎作用，也使得 加的C源原子比无B钢的少，可以推测BB对织构 晶粒尺寸变大，从而屈服强度降低，继而引起再结晶 的影响大于固溶C源子对织构的影响.因此在本实 退火织构中Y纤维织构组分的减弱.另外，B的加 验钢中，间隙固溶源子对织构的影响作用有待于 入，增强了晶界结合力，降低了变形储能，使得冷轧 进一步研究. 时晶界运动困难，因此较强的{111}组分在冷轧过 3.1.2固溶B源子的影响 程减弱，从而使得退火组织织构减弱. 均匀、细小晶粒的热轧组织有利于获得强的 3.2析出物对织构的影响 {111退火织构.这是因为热轧组织的晶粒越小，晶 3.2.1F的化合物对织构的影响 界数目越多，冷轧变形时进行复杂滑移的区域越多， 在再结晶过程中，晶界可以为新生晶粒提供优 致使变形储能越高，晶界处{111}取向的晶核容易 先形核的位置，形成有利于深冲性的最终织构：此 形成和长大，再结晶提前且其过程缩短，有利于 外，由于相对粗大的渗碳体粒子周围的随机取向变 {111织构发展：并且细小的热轧晶粒的界面之间 形区拥有较高的位错密度，其附近的储存能较高，增 约束较弱，冷轧时容易转动，各择优取向的密度增 加了再结晶的驱动力，也可以为再结晶晶粒提供优 加，使得冷轧织构中{111组分也随之增强.随着冷 先形核的位置，使得织构随机分布9

第 12期 王小燕等:硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响 图 3 无 B退火板中 AlN在晶粒的分布情况 (步进:1μm) .( a)金相图;( b) AlN拉曼图;( c)AlN拉曼步进图 Fig.3 DistributionofAlNinthegrainsofB-freeannealedplates( step:1μm):( a) metallograph;( b) AlNRamanmapping;( c) AlNRamanstep diagram 冷轧变形时位错不易滑移.此外, 间隙固溶 C原子 也容易在晶界偏聚, 增强了晶界的强度.这些都阻 碍了变形晶粒向有利取向的运动, 致使 {111}组分 减少. 对于本实验钢种, 由内耗实验可知, 含 B退火 板中偏聚在晶界处的固溶 C原子比无 B退火板中 的少, 然而织构却相对较弱, 考虑到含 B钢本身添 加的 C原子比无 B钢的少, 可以推测 B、BN对织构 的影响大于固溶 C原子对织构的影响.因此在本实 验钢中, 间隙固溶 C原子对织构的影响作用有待于 进一步研究 . 3.1.2 固溶 B原子的影响 均匀、细小晶粒的热轧组织有利于获得强的 {111}退火织构 .这是因为热轧组织的晶粒越小, 晶 界数目越多, 冷轧变形时进行复杂滑移的区域越多, 致使变形储能越高, 晶界处 {111}取向的晶核容易 形成和长大, 再结晶提前且其过程缩短, 有利于 {111}织构发展 ;并且细小的热轧晶粒的界面之间 约束较弱, 冷轧时容易转动, 各择优取向的密度增 加, 使得冷轧织构中{111}组分也随之增强.随着冷 轧组织的变形程度提高, 晶粒沿轧向伸长程度越大, 形变储能增大, 冷轧织构中 {111}组分越强, 越有利 于{111}退火织构的发展 . 含 B钢中, 固溶 B在晶界的偏聚, 提高了奥氏 体的稳定性, 抑制了铁素体形核, 但并不阻碍其生长 速度, 使得晶粒尺寸粗大 ;并且在热轧过程中形成的 粗大的 BN粒子, 减少了晶界的钉扎作用 [ 4] , 也使得 晶粒尺寸变大, 从而屈服强度降低, 继而引起再结晶 退火织构中 γ纤维织构组分的减弱 .另外, B的加 入, 增强了晶界结合力, 降低了变形储能, 使得冷轧 时晶界运动困难, 因此较强的 {111}组分在冷轧过 程减弱, 从而使得退火组织织构减弱. 3.2 析出物对织构的影响 3.2.1 Fe的化合物对织构的影响 在再结晶过程中, 晶界可以为新生晶粒提供优 先形核的位置, 形成有利于深冲性的最终织构 ;此 外, 由于相对粗大的渗碳体粒子周围的随机取向变 形区拥有较高的位错密度, 其附近的储存能较高, 增 加了再结晶的驱动力, 也可以为再结晶晶粒提供优 先形核的位置, 使得织构随机分布 [ 5] . · 1561·

。1562 北京科技大学学报 第32卷 -4 0.5um 0 X/um b (c) 0- 2 0.4m 2 0 2 -2 2 X/um X/um 图4含B退火板中AN在品粒的分布情况（步进：1m).(金相图：(A啦曼图：(9AN拉曼步进图 Fi设4 D istrbuton ofAN in the gmins ofB-adled anneaed p叫aes(s牌1um片（号men Ibgmp%(b AN Ramanmapping(9 ANRa知 sep diagrm 由电解化学相分析实验结果可知，含退火板 的析出使奥氏体中的B消耗殆尽，析出平衡时， 中F的化合物相对粗大，体积分数高以及分散度 A坊能与残余的结合而析出AN所以含B钢中 大，因此其周围变形区的位错密度较大，粒子优先在 A对非{111织构组分的晶粒阻力减小，使得这些 这些区域形核，然而由于变形区的随机取向，在其上 取向的晶粒生长，从而有利于织构组分下降.对于 的形核取向也是随机分布的9，不利于Y织构形 所选钢种，含B钢与无钢中都有足够的A和N 成，从而使得含B退火的织构比无B退火板中 因此B的加入并没有降低AN的形核率，所以两种 的差. 钢中的A体积分数相差不大.由于析出时间和速 3.22BNA粒子对织构的影响 度的不同，使得含钢的织构性能变差 文献[78]研究表明，在再结晶退火过程中，细 另外，B粒子本身也会影响织构的发展.在退 小A析出粒子对不同取向晶粒的形核阻力不同， 火过程中析出的粒子，由于退火温度相对较低， AN对{100织构组分的晶粒阻力最大，而对{111} 故粒子长大速度慢，尺寸较小.研究表明90：细小 织构组分的晶粒阻力最小，最终使驱动力大的 的沉淀能够产生局部的变形从而影响织构发展，织 {111}取向品粒在形核中占优势，从而得到强烈的Y 构变差：粗大沉淀对织构的影响较小.因此在所选 纤维织构，所以AN含量多的钢织构要好一些.然 的含退火板和无腿火板中，A含量几乎相等， 而，在本课题研究的化学成分和工艺条件下，两种退 细小的粒子抑制织构的发展，使织构变差. 火板中的A粒子的体积分数几乎相等，但含钢 4结论 的Y纤维组分却小于无钢的Y纤维组分.由电解 化学相分析实验数据可知：含B钢中AN中的A量 在薄板坯连铸连轧和罩式退火工艺条件下，热 占钢中总A量的21.8%、B中B量占钢中总B量 轧板中含B钢织构好于无钢，退火板中Y纤维织 的75%，不含B钢中AN中的A量占钢中总A量 构含钢低于无钢.这是由于化学成分影响织构 的23.3%，且N的析出温度高于AN则只有因 的发展，在本实验钢板中，主要是B原子使得热轧

北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 4 含 B退火板中 AlN在晶粒的分布情况 (步进:1μm) .( a)金相图;( b) AlN拉曼图;( c)AlN拉曼步进图 Fig.4 DistributionofAlNinthegrainsofB-addedannealedplates( step:1μm):( a) metallograph;( b) AlNRamanmapping;( c) AlNRaman stepdiagram 由电解化学相分析实验结果可知, 含 B退火板 中 Fe的化合物相对粗大 、体积分数高以及分散度 大, 因此其周围变形区的位错密度较大, 粒子优先在 这些区域形核, 然而由于变形区的随机取向, 在其上 的形核取向也是随机分布的 [ 6] , 不利于 γ织构形 成, 从而使得含 B退火的织构比无 B退火板中 的差. 3.2.2 BN、AlN粒子对织构的影响 文献[ 7--8]研究表明, 在再结晶退火过程中, 细 小 AlN析出粒子对不同取向晶粒的形核阻力不同, AlN对{100}织构组分的晶粒阻力最大, 而对 {111} 织构组分的晶粒阻力最小, 最终使驱动力大的 {111}取向晶粒在形核中占优势, 从而得到强烈的 γ 纤维织构, 所以 AlN含量多的钢织构要好一些.然 而, 在本课题研究的化学成分和工艺条件下, 两种退 火板中的 AlN粒子的体积分数几乎相等, 但含 B钢 的 γ纤维组分却小于无 B钢的 γ纤维组分 .由电解 化学相分析实验数据可知 :含 B钢中 AlN中的 Al量 占钢中总 Al量的 21.8%、BN中 B量占钢中总 B量 的 75%, 不含 B钢中 AlN中的 Al量占钢中总 Al量 的 23.3%, 且 BN的析出温度高于 AlN, 则只有因 BN的析出使奥氏体中的 B消耗殆尽, 析出平衡时, Al才能与残余的 N结合而析出 AlN, 所以含 B钢中 AlN对非{111}织构组分的晶粒阻力减小, 使得这些 取向的晶粒生长, 从而有利于织构组分下降 .对于 所选钢种, 含 B钢与无 B钢中都有足够的 Al和 N, 因此 B的加入并没有降低 AlN的形核率, 所以两种 钢中的 AlN体积分数相差不大.由于析出时间和速 度的不同, 使得含 B钢的织构性能变差. 另外, BN粒子本身也会影响织构的发展.在退 火过程中析出的 BN粒子, 由于退火温度相对较低, 故粒子长大速度慢, 尺寸较小.研究表明 [ 9--10] :细小 的沉淀能够产生局部的变形从而影响织构发展, 织 构变差;粗大沉淀对织构的影响较小 .因此在所选 的含 B退火板和无 B退火板中, AlN含量几乎相等, 细小的 BN粒子抑制织构的发展, 使织构变差 . 4 结论 在薄板坯连铸连轧和罩式退火工艺条件下, 热 轧板中含 B钢织构好于无 B钢, 退火板中 γ纤维织 构含 B钢低于无 B钢.这是由于化学成分影响织构 的发展, 在本实验钢板中, 主要是 B原子使得热轧 · 1562·

第12期 王小燕等：硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响 ·1563 晶粒尺寸变大，且B原子增强了晶界结合力，使得 及掺杂效应.物理学报，200049(7)：1344) 冷轧时晶界运动困难，因此较强的{111}组分在冷 [4 Yu H Kang Y I.Effect of loon a hot strps of bw carban steel produced by conpact strp productin JUniv SiTecnol Beiing 轧过程减弱，使得退火组织织构减弱的.另外，析出 200815(2):138 物影响织构的发展，含B钢中相对粗大的F的化 Humpheys F J The nucleation of recrystallizatin atsecond phase 合物周围的随机取向变形区为再结晶提供了优先形 partic kes in defmed akm nim Aca Meall 1977.25(11 核的位置，不利于织构形成.并且由于退火过程中 1323 AN析出速度减慢，加之细小粒子的析出，影响 CockTD Capdevil C Cabalkero FG etal Gpbal recrystal lisa tion madel of bw catan sheet steels with different cementite 了织构发展，使得织构变差 cotents Mater SciEngA 2009 519 (1/2):9 参考文献 [7 KangY I YuH Fu J etal Morphopgy and Precipimtion kinet ics ofAN in hot strip of kw carbon steel produced by compact I]Huo LQ Research on the Existing Smus ofB in Low Catan Steel strp proluc tin Mater SciEngA 2003 351(1/2):265 Produced by TSR and Its Effect on Micostructure and Property 【8 YuH KangY↓Dorg H B et a]Analysis an he behavior of I Dissermton.Beijng University of Science and Technobgy precpimes n ultra thin hot strip of bw catbon steel produced by Be ijing 2009 22 conpact strip productin AcuaMenll Sin EnglLett 2002 5(4) (霍亮琴.B在TSR低碳钢中的存在状态及对组织性能的影 375 响[学位论文1.北京：北京科技大学，200922) [9 JensenD J HasenN HumpheysF J Texuredevelopmentdur [2 WellerM.The Snoek rekxatian n bccmemls Fron seelwie o ing recty8ali☒ti知of akm nim conmnng lage阳nicles Acta me teories Ma ter Sq Eng A 2006 442 (1/2):21 Mea198533(12):2155 【3习Zhang GY LuG↓Zen图1G eta]Enegies of mpurities and [10 Poudens A Bacpix B Bretheau T Infuence ofmicoostructures doping effect at 5.3 bow angle gmin boundaries n steel Acta d particle concent惯t知s an the development of extrusi知tex PhysS▣200049(7)片1344 ures n metal matrix composites Mater SciEng A 1995 196 (张国英，刘贵立，曾梅光，等.钢中小角度品界区的电子结构 (1/2):219

第 12期 王小燕等:硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响 晶粒尺寸变大, 且 B原子增强了晶界结合力, 使得 冷轧时晶界运动困难, 因此较强的 {111}组分在冷 轧过程减弱, 使得退火组织织构减弱的.另外, 析出 物影响织构的发展, 含 B钢中相对粗大的 Fe的化 合物周围的随机取向变形区为再结晶提供了优先形 核的位置, 不利于织构形成, 并且由于退火过程中 AlN析出速度减慢, 加之细小 BN粒子的析出, 影响 了织构发展, 使得织构变差 . 参 考 文 献 [ 1] HuoLQ.ResearchontheExistingStatusofBinLowCarbonSteel ProducedbyTSCRandItsEffectonMicrostructureandProperty [ Dissertation] .Beijing:UniversityofScienceandTechnology Beijing, 2009:22 (霍亮琴.B在 TSCR低碳钢中的存在状态及对组织性能的影 响[学位论文] .北京:北京科技大学, 2009:22) [ 2] WellerM.TheSnoekrelaxationinbccmetals:Fromsteelwireto meteorites.MaterSciEngA, 2006, 442 ( 1 /2) :21 [ 3] ZhangGY, LiuGL, ZengMG, etal.Energiesofimpuritiesand dopingeffectat5.3°lowanglegrainboundariesinsteel.Acta PhysSin, 2000, 49( 7 ):1344 (张国英, 刘贵立, 曾梅光, 等.钢中小角度晶界区的电子结构 及掺杂效应.物理学报, 2000, 49 ( 7) :1344) [ 4] YuH, KangYL.Effectofborononhotstripsoflowcarbonsteel producedbycompactstripproduction.JUnivSciTechnolBeijing, 2008, 15( 2) :138 [ 5] HumphreysFJ.Thenucleationofrecrystallizationatsecondphase particlesindeformedaluminium.ActaMetall, 1977, 25 ( 11 ): 1323 [ 6] CockTD, CapdevilaC, CaballeroFG, etal.Globalrecrystal￾lisationmodeloflowcarbonsheetsteelswithdifferentcementite contents.MaterSciEngA, 2009, 519 ( 1/2) :9 [ 7] KangYL, YuH, FuJ, etal.Morphologyandprecipitationkinet￾icsofAlNinhotstripoflowcarbonsteelproducedbycompact stripproduction.MaterSciEngA, 2003, 351( 1/2 ) :265 [ 8] YuH, KangYL, DongHB, etal.Analysisonthebehaviorof precipitatesinultra-thinhotstripoflowcarbonsteelproducedby compactstripproduction.ActaMetallSinEnglLett, 2002, 5( 4 ): 375 [ 9] JensenDJ, HansenN, HumphreysFJ.Texturedevelopmentdur￾ingrecrystallizationofaluminiumcontaininglargeparticles.Acta Metall, 1985, 33 ( 12) :2155 [ 10] PoudensA, BacroixB, BretheauT.Influenceofmicrostructures andparticleconcentrationsonthedevelopmentofextrusiontex￾turesinmetalmatrixcomposites.MaterSciEngA, 1995, 196 ( 1 /2) :219 · 1563·