IF钢再结晶退火过程中析出相行为研究

D0I:10.13374j.issn1001-053x.1998.05.013, 第20卷第5期 北京科技大学学报 Vol.20 No.5 1998年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1998 F钢再结晶退火过程中析出相行为研究 石京王先进 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要对F钢在退火过程中二相粒子的演变规律进行了研究，结果表明：退火以前形成的二相粒 子，如TC,在经过罩式退火和连续退火后，其尺寸，形状和分布有较大的区别：在连续退火中不形 成新的析出相，而在罩式退火中形成两类新的析出相一FeTiP相和(Ti,Mn)S相.这是首次报道 有关FeTP相在含P,Mn较低(P≤0.01%，Mn<0.2%)的IF钢中析出，以及Mn以(Ti,Mn)S相的形 式在罩式退火中析出，还着重研究了这2种新相的粒度、分布，相结构以及析出机制，并探讨了它 们对F钢大生产的意义. 关键词F钢：连续退火；罩式退火；二相粒子 分类号TP391 F钢二相粒子的析出、形成主要在炼钢、热轧阶段.因此，目前对F钢二相粒子的研究主 要集中于冷轧之前的工艺阶段，而对二相粒子在退火过程中的演变规律很少有详细、深人的 研究，比较有代表性的看法是，F钢二相粒子在退火过程中的形状、粒度、数量等方面变化很 小，对组织、织构基本没有影响).本文针对这个问题，分别对罩式退火、连续退火过程中新 相的析出规律，二相粒子的分布、粒度、聚集长大规律进行了探讨. 1 材料及实验工艺 采用大生产F钢冷轧板作为退火处理的材料.材料经过300tBOF熔炼、RH处理，在2050 宽带钢热连轧机组热轧，再经2030五机架冷连轧.其成分和热轧、冷轧工艺见表1.主要实验 工作集中在BIF2-1和BIF2-2,而BIF1和BIF3用作比较 表1试验材料化学成分（质量分数）及工艺 成分% 工艺 材料 N T Mn P Nb SRT/C FT/C CT/C CRR/% BIF1 0.00790.00180.0055 0.0660.15 0.008 <0.010 1230 920 690 80 BIF2-1 0.00350.00280.00410.076 0.170.010 <0.0101227 892 690 77 BF2-20.00450.00300.00400.0690.150.010 <0.010 1256 892 635 77 BIF3000310.00340.00540.0460.140.0070.0171253 875 709 77 注：SRT为板坯再加热温度，FT为终轧温度，CT为卷取温度，CRR为冷轧压下率， 在实验室的保护气氛箱式退火炉中进行模拟罩式退火，工艺设定如下：室温装炉，然后以 1997-11-03收稿石京男，26岁，博士生；王先进，男.61岁，教授，博导 *国家“九五"攻关项目

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 歇 价 《 钢再结晶退火过程 中析 出相行为研究 石 京 王 先进 北京科技大学材料科学 与工程 学 院 ， 北京 摘要 对 钢在退火过程 中二相粒子 的演变规律进行 了研究 ， 结果表 明 退 火 以前形成 的二相 粒 子 ， 如 下 ， 在经过罩式退火和 连续退火后 ， 其尺 寸 、 形状和 分布有 较大 的 区 别 在连续退 火 中不 形 成新 的析 出相 ， 而 在罩式退 火中形成两类新 的析 出相 一 相 和 ， 相 这是 首次报道 有关 民 相在含 ， 较低 ‘ ， 住 的 钢 中析 出 ， 以 及 以 ， 相 的形 式在罩式退 火 中析出 还着重研究 了这 种新相 的粒度 、 分布 、 相 结构 以 及 析 出机制 ， 并探讨 了它 们对 钢大生产的意义 关健词 钢 连续退火 罩式退火 二相 粒子 分类号 开 钢二相粒子的析出 、 形成主要 在炼钢 、 热轧阶段 因此 ， 目前对 钢二相 粒子 的研究 主 要集 中于 冷轧之前的工艺 阶段 ， 而 对二相 粒 子 在 退 火 过 程 中 的演 变规律很 少有 详 细 、 深人 的 研究 比较有代表性 的看法是 ， 钢二相 粒子在 退火 过程 中的形状 、 粒度 、 数量 等方 面 变化很 小 ， 对组 织 、 织构基 本没有影 响， ’ 〕 本文 针 对这 个 问题 ， 分 别 对罩 式 退 火 、 连续 退 火 过程 中新 相 的析 出规律 ， 二相粒子的分布 、 粒度 、 聚集 长大规律 进行 了探讨 材料及 实验工艺 采用大 生产 钢冷轧板作为退火处理 的材料 材料 经 过 熔炼 、 处理 ， 在 宽带钢热连轧机组热轧 ， 再经 五机架冷 连轧 其成 分和 热轧 、 冷 轧工 艺见 表 主要 实验 工 作集 中在 一 和 一 ， 而 和 曰 用作 比较 材料 一 一 表 试验材料化学成分 质 分数 及工 艺 成分肠 工 艺 ℃ 下℃ 〔兀 ℃ 卿 刀 刀 刀 刀 刀 刀 刀 注 为板坯再加热温度 ， 为终轧温度 ， 为卷取温度 ， 为冷轧压下 率 在 实验 室 的保护气氛箱式退火炉 中进行模拟 罩式退 火 ， 工 艺设定如下 室温 装炉 ， 然 后 以 一 卜 收稿 石京 男 ， 岁 ， 博士 生 王 先进 ， 男 ， 岁 ， 教 授 ， 博 导 国 家 “ 九五 ” 攻 关项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1998．05．013

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 歇 价 《 钢再结晶退火过程 中析 出相行为研究 石 京 王 先进 北京科技大学材料科学 与工程 学 院 ， 北京 摘要 对 钢在退火过程 中二相粒子 的演变规律进行 了研究 ， 结果表 明 退 火 以前形成 的二相 粒 子 ， 如 下 ， 在经过罩式退火和 连续退火后 ， 其尺 寸 、 形状和 分布有 较大 的 区 别 在连续退 火 中不 形 成新 的析 出相 ， 而 在罩式退 火中形成两类新 的析 出相 一 相 和 ， 相 这是 首次报道 有关 民 相在含 ， 较低 ‘ ， 住 的 钢 中析 出 ， 以 及 以 ， 相 的形 式在罩式退 火 中析出 还着重研究 了这 种新相 的粒度 、 分布 、 相 结构 以 及 析 出机制 ， 并探讨 了它 们对 钢大生产的意义 关健词 钢 连续退火 罩式退火 二相 粒子 分类号 开 钢二相粒子的析出 、 形成主要 在炼钢 、 热轧阶段 因此 ， 目前对 钢二相 粒子 的研究 主 要集 中于 冷轧之前的工艺 阶段 ， 而 对二相 粒 子 在 退 火 过 程 中 的演 变规律很 少有 详 细 、 深人 的 研究 比较有代表性 的看法是 ， 钢二相 粒子在 退火 过程 中的形状 、 粒度 、 数量 等方 面 变化很 小 ， 对组 织 、 织构基 本没有影 响， ’ 〕 本文 针 对这 个 问题 ， 分 别 对罩 式 退 火 、 连续 退 火 过程 中新 相 的析 出规律 ， 二相粒子的分布 、 粒度 、 聚集 长大规律 进行 了探讨 材料及 实验工艺 采用大 生产 钢冷轧板作为退火处理 的材料 材料 经 过 熔炼 、 处理 ， 在 宽带钢热连轧机组热轧 ， 再经 五机架冷 连轧 其成 分和 热轧 、 冷 轧工 艺见 表 主要 实验 工 作集 中在 一 和 一 ， 而 和 曰 用作 比较 材料 一 一 表 试验材料化学成分 质 分数 及工 艺 成分肠 工 艺 ℃ 下℃ 〔兀 ℃ 卿 刀 刀 刀 刀 刀 刀 刀 注 为板坯再加热温度 ， 为终轧温度 ， 为卷取温度 ， 为冷轧压下 率 在 实验 室 的保护气氛箱式退火炉 中进行模拟 罩式退 火 ， 工 艺设定如下 室温 装炉 ， 然 后 以 一 卜 收稿 石京 男 ， 岁 ， 博士 生 王 先进 ， 男 ， 岁 ， 教 授 ， 博 导 国 家 “ 九五 ” 攻 关项 目

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第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 歇 价 《 钢再结晶退火过程 中析 出相行为研究 石 京 王 先进 北京科技大学材料科学 与工程 学 院 ， 北京 摘要 对 钢在退火过程 中二相粒子 的演变规律进行 了研究 ， 结果表 明 退 火 以前形成 的二相 粒 子 ， 如 下 ， 在经过罩式退火和 连续退火后 ， 其尺 寸 、 形状和 分布有 较大 的 区 别 在连续退 火 中不 形 成新 的析 出相 ， 而 在罩式退 火中形成两类新 的析 出相 一 相 和 ， 相 这是 首次报道 有关 民 相在含 ， 较低 ‘ ， 住 的 钢 中析 出 ， 以 及 以 ， 相 的形 式在罩式退 火 中析出 还着重研究 了这 种新相 的粒度 、 分布 、 相 结构 以 及 析 出机制 ， 并探讨 了它 们对 钢大生产的意义 关健词 钢 连续退火 罩式退火 二相 粒子 分类号 开 钢二相粒子的析出 、 形成主要 在炼钢 、 热轧阶段 因此 ， 目前对 钢二相 粒子 的研究 主 要集 中于 冷轧之前的工艺 阶段 ， 而 对二相 粒 子 在 退 火 过 程 中 的演 变规律很 少有 详 细 、 深人 的 研究 比较有代表性 的看法是 ， 钢二相 粒子在 退火 过程 中的形状 、 粒度 、 数量 等方 面 变化很 小 ， 对组 织 、 织构基 本没有影 响， ’ 〕 本文 针 对这 个 问题 ， 分 别 对罩 式 退 火 、 连续 退 火 过程 中新 相 的析 出规律 ， 二相粒子的分布 、 粒度 、 聚集 长大规律 进行 了探讨 材料及 实验工艺 采用大 生产 钢冷轧板作为退火处理 的材料 材料 经 过 熔炼 、 处理 ， 在 宽带钢热连轧机组热轧 ， 再经 五机架冷 连轧 其成 分和 热轧 、 冷 轧工 艺见 表 主要 实验 工 作集 中在 一 和 一 ， 而 和 曰 用作 比较 材料 一 一 表 试验材料化学成分 质 分数 及工 艺 成分肠 工 艺 ℃ 下℃ 〔兀 ℃ 卿 刀 刀 刀 刀 刀 刀 刀 注 为板坯再加热温度 ， 为终轧温度 ， 为卷取温度 ， 为冷轧压下 率 在 实验 室 的保护气氛箱式退火炉 中进行模拟 罩式退 火 ， 工 艺设定如下 室温 装炉 ， 然 后 以 一 卜 收稿 石京 男 ， 岁 ， 博士 生 王 先进 ， 男 ， 岁 ， 教 授 ， 博 导 国 家 “ 九五 ” 攻 关项 目

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 歇 价 《 钢再结晶退火过程 中析 出相行为研究 石 京 王 先进 北京科技大学材料科学 与工程 学 院 ， 北京 摘要 对 钢在退火过程 中二相粒子 的演变规律进行 了研究 ， 结果表 明 退 火 以前形成 的二相 粒 子 ， 如 下 ， 在经过罩式退火和 连续退火后 ， 其尺 寸 、 形状和 分布有 较大 的 区 别 在连续退 火 中不 形 成新 的析 出相 ， 而 在罩式退 火中形成两类新 的析 出相 一 相 和 ， 相 这是 首次报道 有关 民 相在含 ， 较低 ‘ ， 住 的 钢 中析 出 ， 以 及 以 ， 相 的形 式在罩式退 火 中析出 还着重研究 了这 种新相 的粒度 、 分布 、 相 结构 以 及 析 出机制 ， 并探讨 了它 们对 钢大生产的意义 关健词 钢 连续退火 罩式退火 二相 粒子 分类号 开 钢二相粒子的析出 、 形成主要 在炼钢 、 热轧阶段 因此 ， 目前对 钢二相 粒子 的研究 主 要集 中于 冷轧之前的工艺 阶段 ， 而 对二相 粒 子 在 退 火 过 程 中 的演 变规律很 少有 详 细 、 深人 的 研究 比较有代表性 的看法是 ， 钢二相 粒子在 退火 过程 中的形状 、 粒度 、 数量 等方 面 变化很 小 ， 对组 织 、 织构基 本没有影 响， ’ 〕 本文 针 对这 个 问题 ， 分 别 对罩 式 退 火 、 连续 退 火 过程 中新 相 的析 出规律 ， 二相粒子的分布 、 粒度 、 聚集 长大规律 进行 了探讨 材料及 实验工艺 采用大 生产 钢冷轧板作为退火处理 的材料 材料 经 过 熔炼 、 处理 ， 在 宽带钢热连轧机组热轧 ， 再经 五机架冷 连轧 其成 分和 热轧 、 冷 轧工 艺见 表 主要 实验 工 作集 中在 一 和 一 ， 而 和 曰 用作 比较 材料 一 一 表 试验材料化学成分 质 分数 及工 艺 成分肠 工 艺 ℃ 下℃ 〔兀 ℃ 卿 刀 刀 刀 刀 刀 刀 刀 注 为板坯再加热温度 ， 为终轧温度 ， 为卷取温度 ， 为冷轧压下 率 在 实验 室 的保护气氛箱式退火炉 中进行模拟 罩式退 火 ， 工 艺设定如下 室温 装炉 ， 然 后 以 一 卜 收稿 石京 男 ， 岁 ， 博士 生 王 先进 ， 男 ， 岁 ， 教 授 ， 博 导 国 家 “ 九五 ” 攻 关项 目

Vol.20 No.5 石京等：F钢再结晶退火过程中析出相行为研究 ·465· 45 8.394 a (b) 图5经罩式退火的BIF2-1(a)和BIF2-2b)的ODF比较 (a)BF2-1,级别为1,2,4,6,8,9，最大为8.4：b)BIF2-2,级别为1,3,5,7,9,11，最大为11.1 目前，国内生产的F钢绝大多数是通过罩式退火来生产的.F钢实物产品质量不稳定， 其原因主要是成分控制不好，热轧、退火工艺不稳定等.但在大生产中，经常能发现一些成分、 工艺都合理的F钢，其性能（尤其是？值）不合格，其原因较复杂，从本研究的结果看来， FeTiP等析出相在其中起着重要的作用. 3结论 (1)TN,TS,T,(CS),在退火过程中，其粒度、数量、形状基本与热轧态一致，分布都呈弥 散、随机状；部分粗大粒子经冷轧被破碎，部分在板坯在加热阶段析出的规则形状粒子残存至 退火完成， (2)经罩式退火，连续退火后，TiC粒度变大，呈聚集长大的态势；经连续退火TC粒子沿 晶界分布的现象较为明显，而经罩式退火后，它分布较弥散.退火温度是决定TC粒子尺寸的 主要因素. (3)不论卷取温度的高低，普通成分Ti-IF钢和Ti+Nb-F钢（低P、低Mn含量）在热轧卷取 后都不存在F©TiP,(Ti,Mn)S相，IF钢经过冷轧，罩式退火后均析出这2种粒子，然而，IF钢经 连续退火处理却不析出这2种粒子.FeTiP,(Ti,Mn)S粒子都为单一、均匀的相，FeTiP相原子 比为34：33：33，与Fe2P类似，是六方晶系结构；(Ti,Mn)S的原子比为45：10：45. (4)FeTiP粒子在再结晶形核阶段开始析出，随着温度的上升，再结品的进行，FTiP粒子 继续析出，并聚集长大；在7I0℃时FeTiP粒子最多，随着温度继续上升，FeTiP粒子有一部分 重新溶解，其数量减少；FTiP在罩式退火中析出，并易沿晶界分布，这对形核晶粒的长大、再 结晶织构的形成有害. 参考文献 I Ray R K,Jonas J J,Hook R E.Cold Rolling and Annealing Textures in Low Carbon and Extra Low Carbon Steels.Interational Materials Reviews,1994,39(4):129 2 Subramanian S V,Prikryl M,Gaulin B O,Clifford DD.Effect of Precipitate Size and Dispersion

石京等 钢再结晶退 火过程 中析出相 行 为研究 况 图 经革式退火的 一 和 一 的 比较 厂卜 ， 级别为 ， ， ， ， ， ， 最大为 一 ， 级别为 ， ， ， ， ， ， 最大为 一 目前 ， 国 内生产的 钢绝大多数是 通 过 罩式退 火 来 生 产 的 钢 实物 产 品质量 不 稳定 ， 其原因主要是成分控制不好 ， 热轧 、 退火工 艺不稳 定 等 但 在 大 生 产 中 ， 经 常能 发现一些成分 、 工艺 都合理 的 钢 ， 其性 能 尤 其是 ， 值 不 合 格 ， 其 原 因 较 复 杂 ， 从 本 研 究 的 结 果 看 来 ， 下 等析 出相在其中起着重要 的作用 结论 ， 石 ， 欢 在退火过 程 中 ， 其粒 度 、 数量 、 形 状基 本 与热 轧 态 一 致 ， 分 布 都 呈 弥 散 、 随机状 部分粗大粒子 经冷轧被破 碎 ， 部分 在板坯 在加 热 阶段 析 出的规则 形 状粒 子残存 至 退火完 成 经罩式退火 、 连续退火后 ， 粒度 变大 ， 呈 聚集 长大 的态 势 经 连续 退 火 粒 子沿 晶界分布的现象较为明显 ， 而 经罩式退火后 ， 它分布 较弥散 退 火 温度是 决定 粒 子尺 寸 的 主要 因素 不论卷取温度 的高低 ， 普通 成分 一 钢和 十 钢 低 、 低 含量 在 热轧卷取 后 都不存在 ， ， 相 ， 钢经过冷轧 、 罩 式退 火 后 均析 出这 种粒 子 ， 然 而 ， 钢 经 连续退 火处理却不析出这 种粒 子 ， ， 粒子 都 为单一 、 均 匀 的相 ， 相 原 子 比为 ， 与 类似 ， 是六方 晶系结构 ， 的原 子 比为 粒 子在 再结晶形核 阶段 开始 析 出 ， 随着 温 度 的上 升 ， 再 结 晶 的进行 ， 粒 子 继 续析 出 ， 并 聚集长大 在 ℃ 时 粒 子 最多 ， 随着 温 度 继 续 上 升 ， 粒 子有 一 部分 重新 溶解 ， 其数量减 少 在 罩式退 火 中析 出 ， 并 易 沿 晶界分 布 ， 这 对形 核 晶粒 的长大 、 再 结 晶织构 的形 成有害 参 考 文 献 ， ， ， ， 而 ， 马 ， ， 众

·466· 北京科技大学学报 1998年第5期 on Lankford Values of Ti Stabilized Interstitial-free Steel.ISIJ Intemational,1994,34(1):61 3 Atsuki Okamoto,Naomitsu Mizui.Texture Formation in Ultra-low-Carbon Ti-added Cold-Rolled Sheet Steels Containing Mn and P.Metallurgy of Vacuum-Degassed Steel Products.In:Pradhan R. eds.The Minerals Materials Society,1990.161 Behavior of Second-Phase Particles in IF Steels during Recrystallization Annealing Process Shi Jing Wang Xianjin Material Science and Engineering School.UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The behavior of second-phase particles in IF steels during annealing process was investigated in detail.The results show that the size,shape and dispersion of second-phase particles forming before annealing,such as TiC,change differently in batch annealing (BA)in comparison with continuous annealing (CA),and two kinds of second-phase particles not existing before annealing here,FeTiP and (Ti,Mn)S,precipi- tate in BA but not in CA.It has been rarely reported so far that FeTiP precipitates and Mn exists in (Ti,Mn)S form in IF steels with low P(s 0.01%)and low Mn (<0.2%) during BA.In addition,the dispersion,the phase structure of the two phases were stud- ied,and their potential contribution to the production of IF steels through Ba is also discussed. KEY WORDS IF steels;continuous annealing;batch annealing;second-phase particles

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 川侧沁 一 ， ， ， 自。 而 面 叨 一 一 加 面 七 一 块 随 ， 一 冶 一 】 代心朋 曲 ， 一 从 肠 不 豆 ， ， ， 加 一 币 七 ， 一 耐 ” ， ， ， 一 ， ， ， 讯忱 ， ‘ ， ， ， 皿 】〕 ‘ 别七