超低碳深冲钢卷曲温度实验室研究

D0L:10.13374.issn1001-053x.2012.09.005 第34卷第9期 北京科技大学学报 Vol.34 No.9 2012年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2012 超低碳深冲钢卷曲温度实验室研究 屈 啸”彭伟》 许晓嫦)四裴斐) 1)中南大学材料科学与工程学院，长沙4100832)湖南华菱涟源钢铁公司技术中心，娄底417009 区通信作者，E-mail:xxcl2@126.com 摘要利用Gble-1500试验机、X射线衍射仪、金相显微镜和透射电镜等手段，研究了卷曲温度对一种超低碳深冲钢显微 组织、纳米级析出相和相应冷轧退火板织构的影响，并且获得了最佳的卷曲温度.热轧板中的析出相主要是硫化铜以及硫化 铜和硫化锰复合析出物.低温卷曲时，析出相数量少、尺寸较大且分布稀疏.为获得较强的有利织构和良好的冲压性能，实验 钢卷取温度应选定在600℃以下. 关键词低碳钢；深冲；卷曲温度：纳米级：析出相：织构 分类号TG142.1 Laboratory studies on the coiling temperature of ultra-ow carbon deep drawing steel QU Xiao,PENG Wei,XU Xiao-chang,PEI Fei) 1)College of Material Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083,China 2)VALIN Lianyuan Iron Steel Group Co.Ltd.Loudi 417009,China Corresponding author,E-mail:xxcl2@126.com ABSTRACT The effects of coiling temperature on the microstructure and nano-scaled precipitates of ultra-ow carbon steel with deep drawability,together with the corresponding textures of the annealed cold-rolled sheet,were investigated by Gleeble-1500 hot simula- tor,X-ray diffraction,optical microscopy and transmission electron microscope.It is found that nano-scaled precipitates in the hot- rolled steel sheet are mainly CuS and CuS-MnS.The precipitates are less,coarse,and sparse when the coiling temperature is lower.To obtain a strong favorable texture and a better drawing property,the best coiling temperature should be under 600 C. KEY WORDS low carbon steel:deep drawing:coiling temperature:nanoscale:precipitates:textures 随着钢铁治炼工艺的提高，在传统低碳铝镇静 段的大量析出，有利于板材获得良好冲压性能：王建 钢的基础上通过进一步降低碳含量和纯净钢质发展 华等圆对含铜析出物在超低碳钢连续冷却过程中 而来的超低碳铝镇静钢，因其良好的冲压性能，被广 的析出行为进行了研究：超低碳钢热轧工艺的研究 泛用于工业制造.国内外的研究和实践表明，铝镇 多采用工业现场取样研究分析，实验室研究运用的 静钢在热轧时应采用“三高一低”的工艺制度，即高 较少. 温加热、高温开轧、高温终轧和低温卷曲.热轧工艺 卷曲温度对深冲钢性能的影响是不可忽视的， 控制的好坏，对深冲钢产品性能影响很大.超低碳 特别是对深冲钢析出相、有利织构增强有着重要的 铝镇静钢实质上仍属于铝镇静钢，其热轧工艺也应 作用.因此，本实验使用Gleeble-l500试验机，在实 遵循“三高一低”的主要原则.与传统低碳铝镇静钢 验室条件下对一种新开发的超低碳深冲钢进行卷曲 相比，超低碳深冲钢的碳含量极低，因此相应的热轧 温度的研究，主要分析卷曲温度对钢显微组织、析出 工艺也有改变习.目前的研究认为，铝镇静钢中的 相以及织构的影响，为生产上合理制定热轧工艺提 析出相主要以AIN为主B,AN在再结晶退火阶 供理论参考. 收稿日期：201108-26

第 34 卷 第 9 期 2012 年 9 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 9 Sep． 2012 超低碳深冲钢卷曲温度实验室研究 屈 啸1) 彭 伟2) 许晓嫦1) 裴 斐1) 1) 中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083 2) 湖南华菱涟源钢铁公司技术中心，娄底 417009 通信作者，E-mail: xxc12@ 126． com 摘 要 利用 Gleeble--1500 试验机、X 射线衍射仪、金相显微镜和透射电镜等手段，研究了卷曲温度对一种超低碳深冲钢显微 组织、纳米级析出相和相应冷轧退火板织构的影响，并且获得了最佳的卷曲温度． 热轧板中的析出相主要是硫化铜以及硫化 铜和硫化锰复合析出物． 低温卷曲时，析出相数量少、尺寸较大且分布稀疏． 为获得较强的有利织构和良好的冲压性能，实验 钢卷取温度应选定在 600 ℃以下． 关键词 低碳钢; 深冲; 卷曲温度; 纳米级; 析出相; 织构 分类号 TG142. 1 Laboratory studies on the coiling temperature of ultra-low carbon deep drawing steel QU Xiao 1) ，PENG Wei 2) ，XU Xiao-chang1) ，PEI Fei 1) 1) College of Material Science and Engineering，Central South University，Changsha 410083，China 2) VALIN Lianyuan Iron ＆ Steel Group Co． Ltd． ，Loudi 417009，China Corresponding author，E-mail: xxc12@ 126． com ABSTRACT The effects of coiling temperature on the microstructure and nano-scaled precipitates of ultra-low carbon steel with deep drawability，together with the corresponding textures of the annealed cold-rolled sheet，were investigated by Gleeble-1500 hot simula￾tor，X-ray diffraction，optical microscopy and transmission electron microscope． It is found that nano-scaled precipitates in the hot￾rolled steel sheet are mainly CuS and CuS-MnS． The precipitates are less，coarse，and sparse when the coiling temperature is lower． To obtain a strong favorable texture and a better drawing property，the best coiling temperature should be under 600 ℃ ． KEY WORDS low carbon steel; deep drawing; coiling temperature; nanoscale; precipitates; textures 收稿日期: 2011--08--26 随着钢铁冶炼工艺的提高，在传统低碳铝镇静 钢的基础上通过进一步降低碳含量和纯净钢质发展 而来的超低碳铝镇静钢，因其良好的冲压性能，被广 泛用于工业制造． 国内外的研究和实践表明，铝镇 静钢在热轧时应采用“三高一低”的工艺制度，即高 温加热、高温开轧、高温终轧和低温卷曲． 热轧工艺 控制的好坏，对深冲钢产品性能影响很大． 超低碳 铝镇静钢实质上仍属于铝镇静钢，其热轧工艺也应 遵循“三高一低”的主要原则． 与传统低碳铝镇静钢 相比，超低碳深冲钢的碳含量极低，因此相应的热轧 工艺也有改变［1--2］． 目前的研究认为，铝镇静钢中的 析出相主要以 AlN 为主［3--5］，AlN 在再结晶退火阶 段的大量析出，有利于板材获得良好冲压性能; 王建 华等［6］对含铜析出物在超低碳钢连续冷却过程中 的析出行为进行了研究; 超低碳钢热轧工艺的研究 多采用工业现场取样研究分析，实验室研究运用的 较少． 卷曲温度对深冲钢性能的影响是不可忽视的， 特别是对深冲钢析出相、有利织构增强有着重要的 作用． 因此，本实验使用 Gleeble--1500 试验机，在实 验室条件下对一种新开发的超低碳深冲钢进行卷曲 温度的研究，主要分析卷曲温度对钢显微组织、析出 相以及织构的影响，为生产上合理制定热轧工艺提 供理论参考． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.09.005

·1018· 北京科技大学学报 第34卷 卷取 1实验材料及方法 热轧后的试样经预磨、抛光后，在4%硝酸酒精 1.1实验材料 溶液中侵蚀，用Polvar-一Met金相显微镜观察试样变 实验采用某钢铁企业新开发钢的铸坯，化学成 形区域的侧表面.再利用碳复型法，将己腐蚀试样 分见表1. 放置在真空中喷碳，控制碳膜在10nm左右，脱膜清 表1实验钢的化学成分（质量分数） 洗并干燥后，在透射电镜下观察纳米级析出物圆 Table 1 Chemical composition of the tested steel 随后，将热轧试样冷轧至1.5mm,冷轧压下率为 Si Mn P S Ni Ca Als 66%,在720℃进行罩式炉退火，出炉后对与轧制面 0.0070.0100.200.0080.0050.010.00390.042 平行的面进行打磨、抛光，获得良好的表面，并用 8%硝酸酒精溶液侵蚀5in左右除去应力后，采用 1.2实验方法 CuK.辐射，在Bruker D8 Discovery型X射线衍射 本实验在模拟热加工过程中采用平面应变压缩 仪上测定织构，获得{110}、{200}和{211}三张不完 变形方式m,压头宽度为5mm,用Gleeble-1500试 整极图，然后计算出取向分布函数(ODF) 验机进行实验，试样尺寸为10mm×10mm×15mm 压缩方向为15mm方向，如图1所示. 2实验结果及分析 2.1对显微组织的影响 图2为不同卷曲温度条件下热模拟试样显微组 织.由图可见，铁素体晶粒都有较好的等轴性和均 匀性，并且在晶界处均有渗碳体析出.随着卷取温 度的降低，晶粒尺寸逐渐变小，760℃卷曲时的晶粒 明显大于550℃时卷曲时的晶粒.晶界处渗碳体量 随着卷曲温度的降低而减少，对晶粒度和渗碳体评 图1平面应变压缩压头 级，见表3. Fig.1 Die for plane strain compression test 表3不同卷取温度品粒度和渗碳体级别 实验的热模拟工艺参数与该钢铁企业热轧工艺 Table 3 Grain size and cementite levels at different coiling temperatures 参数一致，设定热轧模拟分5道次进行，前3个道次 卷取温度/℃ 品粒度级别 渗碳体级别 模拟粗轧，后2个道次模拟精轧，具体工艺见表2 760 6.5 1.5 680 7.0 1.0w1.5 表2轧制实验参数 Table 2 Parameters of rolling test 600 7.0 1.0~0.5 550 7.5 0.5 道次 工程应变/% 真应变/% 压下量/mm 1 35 43 5.25000 随着卷取温度的降低，晶粒度从6.5级变到 25 29 2.43750 7.5级，渗碳体级别也从1.5级降到了0.5级.渗碳 3 20 22 1.46250 体的存在不仅会影响超低碳钢的力学性能，而且随 4 15 16 0.87750 着渗碳体含量的增加，冷轧织构会减少，渗碳体周围 5 10 11 0.49725 的不均匀变形区在退火过程中优先形核，从而导致 应变速率/ 变形时间/ 降温速率/ 试样温度/ (mm's-1) 深冲钢退火织构的随机化，使钢的冲压性能降 us (℃s1) ℃ 1050000 1100 低.卷取温度越低，原子活动性越小，游离渗碳 5 487500 5 1050 体析出过程就越缓慢，析出的渗碳体就越细小弥散 o 146250 1000 因此，从控制热轧板晶粒度和渗碳体析出的角度来 20 43875 5 960 说，低温卷曲是有利的 30 16575 930 2.2对析出相的影响 图3为930℃终轧，不同卷取温度条件下，试样 终轧后的降温速度为20℃·s1,在温度分别降 纳米级析出相的透射电镜照片.不同卷曲温度热轧 低至760、680、600和550℃后，保温5min模拟 板中的纳米级析出相均为球状，随着卷取温度的降

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 1 实验材料及方法 1. 1 实验材料 实验采用某钢铁企业新开发钢的铸坯，化学成 分见表 1． 表 1 实验钢的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the tested steel % C Si Mn P S Ni Ca Als 0. 007 0. 010 0. 20 0. 008 0. 005 0. 01 0. 003 9 0. 042 1. 2 实验方法 本实验在模拟热加工过程中采用平面应变压缩 变形方式［7］，压头宽度为 5 mm，用 Gleeble--1500 试 验机进行实验，试样尺寸为 10 mm × 10 mm × 15 mm， 压缩方向为 15 mm 方向，如图 1 所示． 图 1 平面应变压缩压头 Fig． 1 Die for plane strain compression test 实验的热模拟工艺参数与该钢铁企业热轧工艺 参数一致，设定热轧模拟分 5 道次进行，前 3 个道次 模拟粗轧，后 2 个道次模拟精轧，具体工艺见表 2． 表 2 轧制实验参数 Table 2 Parameters of rolling test 道次 工程应变/% 真应变/% 压下量/mm 1 35 43 5. 250 00 2 25 29 2. 437 50 3 20 22 1. 462 50 4 15 16 0. 877 50 5 10 11 0. 497 25 应变速率/ ( mm·s － 1 ) 变形时间/ μs 降温速率/ ( ℃·s － 1 ) 试样温度/ ℃ 5 1 050 000 5 1 100 5 487 500 5 1 050 10 146 250 5 1 000 20 43 875 5 960 30 16 575 5 930 终轧后的降温速度为 20 ℃·s － 1 ，在温度分别降 低至 760、680、600 和 550 ℃ 后，保 温 5 min 模 拟 卷取． 热轧后的试样经预磨、抛光后，在 4% 硝酸酒精 溶液中侵蚀，用 Polvar--Met 金相显微镜观察试样变 形区域的侧表面． 再利用碳复型法，将已腐蚀试样 放置在真空中喷碳，控制碳膜在 10 nm 左右，脱膜清 洗并干燥后，在透射电镜下观察纳米级析出物［8］． 随后，将热轧试样 冷 轧 至 1. 5 mm，冷 轧 压 下 率 为 66% ，在 720 ℃进行罩式炉退火，出炉后对与轧制面 平行的面进行打磨、抛光，获得良好的表面，并用 8% 硝酸酒精溶液侵蚀 5 min 左右除去应力后，采用 Cu K" 辐射，在 Bruker D8 Discovery 型 X 射线衍射 仪上测定织构，获得{ 110} 、{ 200} 和{ 211} 三张不完 整极图，然后计算出取向分布函数( ODF) ． 2 实验结果及分析 2. 1 对显微组织的影响 图 2 为不同卷曲温度条件下热模拟试样显微组 织． 由图可见，铁素体晶粒都有较好的等轴性和均 匀性，并且在晶界处均有渗碳体析出． 随着卷取温 度的降低，晶粒尺寸逐渐变小，760 ℃ 卷曲时的晶粒 明显大于 550 ℃时卷曲时的晶粒． 晶界处渗碳体量 随着卷曲温度的降低而减少，对晶粒度和渗碳体评 级，见表 3． 表 3 不同卷取温度晶粒度和渗碳体级别 Table 3 Grain size and cementite levels at different coiling temperatures 卷取温度/℃ 晶粒度级别 渗碳体级别 760 6. 5 1. 5 680 7. 0 1. 0 ～ 1. 5 600 7. 0 1. 0 ～ 0. 5 550 7. 5 0. 5 随着卷取温度的降低，晶粒度从 6. 5 级变到 7. 5 级，渗碳体级别也从 1. 5 级降到了 0. 5 级． 渗碳 体的存在不仅会影响超低碳钢的力学性能，而且随 着渗碳体含量的增加，冷轧织构会减少，渗碳体周围 的不均匀变形区在退火过程中优先形核，从而导致 深冲钢退火织构的随机化，使钢的冲压性能降 低［9--10］． 卷取温度越低，原子活动性越小，游离渗碳 体析出过程就越缓慢，析出的渗碳体就越细小弥散． 因此，从控制热轧板晶粒度和渗碳体析出的角度来 说，低温卷曲是有利的． 2. 2 对析出相的影响 图 3 为 930 ℃终轧，不同卷取温度条件下，试样 纳米级析出相的透射电镜照片． 不同卷曲温度热轧 板中的纳米级析出相均为球状，随着卷取温度的降 ·1018·

第9期 屈啸等：超低碳深冲钢卷曲温度实验室研究 ·1019· (a) 100μm 100μm (c) (d) 100m 100μm 图2。不同卷取温度热轧钢的金相组织.(a)760℃：(b)680℃：(c)600℃：(d)550℃ Fig.2 Microstructures of the hot olled strips at different coiling temperatures:(a)760℃；(b)680℃：(c）600℃：(d)550℃ 低，析出物的数量减少，直径增大.在卷取温度为 寸大约在10nm左右；当卷取温度为600和550℃ 760和680℃时，析出物数量较多，分布较为密集，尺 时，纳米级析出物数量明显减少，尺寸较大且分布稀 (a) (e) 0.5m 0.2m 0.5mt 05um* 0.2 gm 图3不同卷取温度热轧板析出物的透射电镜照片.(a),(b)760℃：(c),(d)680℃：(e),(0600℃：(g),(h)550℃ Fig.3 TEM images of precipitates at different coiling temperatures:(a),(b)760℃：(c),(d)680℃；(e),(0600℃：(g),(h)550℃

第 9 期 屈 啸等: 超低碳深冲钢卷曲温度实验室研究 图 2 不同卷取温度热轧钢的金相组织 . ( a) 760 ℃ ; ( b) 680 ℃ ; ( c) 600 ℃ ; ( d) 550 ℃ Fig． 2 Microstructures of the hot rolled strips at different coiling temperatures: ( a) 760 ℃ ; ( b) 680 ℃ ; ( c) 600 ℃ ; ( d) 550 ℃ 低，析出物的数量减少，直径增大． 在卷取温度为 图 3 不同卷取温度热轧板析出物的透射电镜照片． ( a) ，( b) 760 ℃ ; ( c) ，( d) 680 ℃ ; ( e) ，( f) 600 ℃ ; ( g) ，( h) 550 ℃ Fig． 3 TEM images of precipitates at different coiling temperatures: ( a) ，( b) 760 ℃ ; ( c) ，( d) 680 ℃ ; ( e) ，( f) 600 ℃ ; ( g) ，( h) 550 ℃ 760 和680 ℃时，析出物数量较多，分布较为密集，尺 寸大约在 10 nm 左右; 当卷取温度为 600 和 550 ℃ 时，纳米级析出物数量明显减少，尺寸较大且分布稀 ·1019·

·1020· 北京科技大学学报 第34卷 疏，半数析出物的尺寸在30nm以上.选取680和 nm左右.尺寸较粗大的(20nm以上)以硫化锰为主 550℃两个卷曲温度的试样，对纳米级析出相进行 的纳米级析出物是在热轧过程中或终轧后较短的时 能谱分析如图4所示 间内就已经形核，在随后的卷取过程中长大形成的 由图4可知，纳米析出相主要是硫化铜以及硫 当低温卷取(600和550℃)时，温度较低且降温速 化铜+硫化锰复合析出物，这与之前发现的深冲钢 度较快(40℃·s-),使得纳米级析出物硫化铜来不 析出相是不同的B5.1m 及形核（或者只有非常少量的形核），铜元素主要以 当卷取温度较低时，析出相主要为硫化锰，但固 固溶体形式固溶到了基体内.在随后的卷取过程中 溶有少量的铜，形成(Mn,Cu)S:卷取温度较高时， 只有那些在热轧过程中或终轧后较短时间内形核的 析出相主要为(Cu,Mn)S,以铜为主.纳米级析出物 以硫化锰为主的纳米级析出物发生了长大，这就是 的析出过程是由形核和长大两个过程组成的.通过 低温卷取过程中纳米级析出物主要为数量少而体积 查阅硫化铜的二元相图，CS的共晶温度大约在 较大的硫化锰的原因6.W 813℃左右，MnS的共晶温度在1000℃以上，可知硫 2.3对成品冷轧钢板织构的影响 化锰的析出温度要明显高于铜的硫化物析出温度. 要使产品具有优异的成形性能即具有较高的塑 当硫化铜开始形核时，大部分硫化锰己经开始长大， 性应变比（π值）和低的制耳参数（△r值），钢板中应 因此尺寸较大的粒子成分主要是硫化锰，细小的纳 有强烈的Y纤维织构组分2.r值大小与晶体取 米级粒子成分主要是硫化铜.形核过程需要一定的 向分布函数密切相关，因此在深冲钢的生产中都希 过冷度，分析认为纳米级析出物硫化铜在高温(760 望抑制{100}织构和促进{111}织构以获得良好的 和680℃)卷取过程中仍然有较多的纳米级析出物 冲压性能.图5和图6分别是不同卷曲温度下超低 在形核，但由于形核过程消耗了一部分储能，并且形 碳钢的织构取向分布(ODF)截面图以及α和y织 核率大且形核地点均匀分散导致析出物周围浓度梯 构取向线，其中f(g)为取向线密度，中、p1和p2为欧 度降低，进而降低了新相界面向母相迁移的驱动力， 拉角对应的角度 使得形核后的多数纳米级析出物的长大受到了限 从图中可以看出，在α取向线中，不同卷曲温 制，这就导致大多数的纳米级析出物尺寸集中在10 度取向密度的最强点均在{111}处.550和 (b) Cu Fe 0.2m 3 4567891011 能量keV Cu Mn 0.2m 6 810 1214 能量keV 图4不同卷取温度热轧板析出物的微观形貌及能谱.(a),(b)680℃：(c),(d)550℃ Fig.4 Microstructures and EDS spectra of precipitates at different coiling temperatures:(a)(b)680 C:(c)(d)550 C

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 疏，半数析出物的尺寸在 30 nm 以上． 选取 680 和 550 ℃两个卷曲温度的试样，对纳米级析出相进行 能谱分析如图 4 所示． 图 4 不同卷取温度热轧板析出物的微观形貌及能谱 . ( a) ，( b) 680 ℃ ; ( c) ，( d) 550 ℃ Fig． 4 Microstructures and EDS spectra of precipitates at different coiling temperatures: ( a) ( b) 680 ℃ ; ( c) ( d) 550 ℃ 由图 4 可知，纳米析出相主要是硫化铜以及硫 化铜 + 硫化锰复合析出物，这与之前发现的深冲钢 析出相是不同的［3--5，11］． 当卷取温度较低时，析出相主要为硫化锰，但固 溶有少量的铜，形成( Mn，Cu) S; 卷取温度较高时， 析出相主要为( Cu，Mn) S，以铜为主． 纳米级析出物 的析出过程是由形核和长大两个过程组成的． 通过 查阅硫化铜的二元相图，CuS 的共晶温度大约在 813 ℃左右，MnS 的共晶温度在1000 ℃以上，可知硫 化锰的析出温度要明显高于铜的硫化物析出温度． 当硫化铜开始形核时，大部分硫化锰已经开始长大， 因此尺寸较大的粒子成分主要是硫化锰，细小的纳 米级粒子成分主要是硫化铜． 形核过程需要一定的 过冷度，分析认为纳米级析出物硫化铜在高温( 760 和 680 ℃ ) 卷取过程中仍然有较多的纳米级析出物 在形核，但由于形核过程消耗了一部分储能，并且形 核率大且形核地点均匀分散导致析出物周围浓度梯 度降低，进而降低了新相界面向母相迁移的驱动力， 使得形核后的多数纳米级析出物的长大受到了限 制，这就导致大多数的纳米级析出物尺寸集中在 10 nm 左右． 尺寸较粗大的( 20 nm 以上) 以硫化锰为主 的纳米级析出物是在热轧过程中或终轧后较短的时 间内就已经形核，在随后的卷取过程中长大形成的． 当低温卷取( 600 和 550 ℃ ) 时，温度较低且降温速 度较快( 40 ℃·s － 1 ) ，使得纳米级析出物硫化铜来不 及形核( 或者只有非常少量的形核) ，铜元素主要以 固溶体形式固溶到了基体内． 在随后的卷取过程中 只有那些在热轧过程中或终轧后较短时间内形核的 以硫化锰为主的纳米级析出物发生了长大，这就是 低温卷取过程中纳米级析出物主要为数量少而体积 较大的硫化锰的原因［6，11］． 2. 3 对成品冷轧钢板织构的影响 要使产品具有优异的成形性能即具有较高的塑 性应变比( r 值) 和低的制耳参数( Δr 值) ，钢板中应 有强烈的 γ 纤维织构组分［12--13］． r 值大小与晶体取 向分布函数密切相关，因此在深冲钢的生产中都希 望抑制{ 100} 织构和促进{ 111} 织构以获得良好的 冲压性能． 图 5 和图 6 分别是不同卷曲温度下超低 碳钢的织构取向分布( ODF) 截面图以及 α 和 γ 织 构取向线，其中 f( g) 为取向线密度，、φ1和 φ2为欧 拉角对应的角度． 从图中可以看出，在 α 取向线中，不同卷曲温 度取向密度的最强点均在{ 111} ＜ 110 ＞ 处． 550 和 ·1020·

第9期 屈啸等：超低碳深冲钢卷曲温度实验室研究 ·1021· (a 图5不同卷曲温度下超低碳钢的织构取向分布截面图(2=45).(a)760℃：(b)680℃：(c)600℃：(d)550℃ Fig.50 DF sections of ultraow carbon steel's textures at different coiling temperatures(p2=45o）:(a)760℃：(b)680℃：(c）600℃；(d) 550℃ 001c110> 111110111 {1111 --550℃ 4.5 --550℃ --600℃ --600℃ --680℃ 4.3 --680℃ -760℃ --760℃ 色4 3.9 0102030405060708090 3.70 65 7075808590 /) 图6不同卷曲温度下的织构取向线密度.(a)a织构：(b)Y织构 Fig.6 Orientation line density of textures at different coiling temperatures:(a)a fibres:(b)y fibres 600℃卷曲温度对应的冷轧钢板再结晶织构{111} 热轧过程中得到粗大的析出相是在再结晶退火 的密度明显高于其他两个卷曲温度，而其不 中获得有利的{111}织构和良好冲压性能的关 利织构{001}和{110}也较680和 键.由钉扎力公式知，钉扎力与析出相粒子的数 760℃度卷曲时的密度低.y取向线织构密度和r值 量成正比，与平均尺寸成反比.在再结晶退火中，具 的大小密切相关，550℃卷曲时的冷轧板{111} 有{111}取向的晶粒处于优先形核的位置，细小的 和{111}织构的密度值明显高于其 析出相所产生的钉扎力会阻碍晶粒的长大.当 他三个卷曲温度的，680和760℃卷曲时y织构密 {111}方向上的晶粒生长受到抑制时，其他方向特 度是最低的.可知在实验中，随着卷曲温度的降低， 别是{100}方向的晶粒就会迅速长大，导致钢的冲 冷轧板有利织构密度逐渐增强，不利织构逐渐减弱， 压性能降低.相反，粗大且分布稀疏析出相粒子对 r会随之逐渐增大. 晶界的钉扎力较小，能促进{111}再结晶织构的发

第 9 期 屈 啸等: 超低碳深冲钢卷曲温度实验室研究 图 5 不同卷曲温度下超低碳钢的织构取向分布截面图 ( φ2 = 45°) . ( a) 760 ℃ ; ( b) 680 ℃ ; ( c) 600 ℃ ; ( d) 550 ℃ Fig． 5 ODF sections of ultra-low carbon steel's textures at different coiling temperatures( φ2 = 45°) : ( a) 760 ℃ ; ( b) 680 ℃ ; ( c) 600 ℃ ; ( d) 550 ℃ 图 6 不同卷曲温度下的织构取向线密度 . ( a) α 织构; ( b) γ 织构 Fig． 6 Orientation line density of textures at different coiling temperatures: ( a) α fibres; ( b) γ fibres 600 ℃卷曲温度对应的冷轧钢板再结晶织构{ 111} ＜ 110 ＞ 的密度明显高于其他两个卷曲温度，而其不 利织构{ 001} ＜ 110 ＞ 和{ 110} ＜ 110 ＞ 也较 680 和 760 ℃度卷曲时的密度低． γ 取向线织构密度和 r 值 的大 小 密 切 相 关，550 ℃ 卷 曲 时 的 冷 轧 板 { 111 } ＜ 110 ＞ 和{ 111} ＜ 112 ＞ 织构的密度值明显高于其 他三个卷曲温度的，680 和 760 ℃ 卷曲时 γ 织构密 度是最低的． 可知在实验中，随着卷曲温度的降低， 冷轧板有利织构密度逐渐增强，不利织构逐渐减弱， r 会随之逐渐增大． 热轧过程中得到粗大的析出相是在再结晶退火 中获得 有 利 的 { 111 } 织构和良好冲压性能的关 键［13］． 由钉扎力公式知，钉扎力与析出相粒子的数 量成正比，与平均尺寸成反比． 在再结晶退火中，具 有{ 111} 取向的晶粒处于优先形核的位置，细小的 析出相所产生的钉扎力会阻碍晶粒的长大． 当 { 111} 方向上的晶粒生长受到抑制时，其他方向特 别是{ 100} 方向的晶粒就会迅速长大，导致钢的冲 压性能降低． 相反，粗大且分布稀疏析出相粒子对 晶界的钉扎力较小，能促进{ 111} 再结晶织构的发 ·1021·

·1022· 北京科技大学学报 第34卷 展.卷曲温度会影响相的析出和粗化的，较低的 AN作用的试验研究.钢铁，2008,43(12)：33) 卷曲温度能够得到数量较少，粗大且分布稀疏的析 [6]Wang J H,Wang H M,Yang Z M,et al.Precipitation of Cu in 出相，宜于钢获得良好的冲压性能. ultra low carbon steel during continuous cooling process.ron Steel Res,2010,22(10):39 因此，为获得数量少、体积较大且分布稀疏的纳 (王建华，王慧敏，杨忠民，等。超低碳钢连续冷却过程中铜 米级析出相，热轧工艺应控制在较低温度进行卷曲. 的析出行为.钢铁研究学报，2010,22(10)：39) 本实验钢的卷曲温度应低于600℃. ] Pang H B,Tang D,Hu S P,et al.Analysis on flow pattem of metal and its influencing factors during plane strain compression. 3结论 Iron Steel,2008,43(11):59 (1)热轧板中的析出物主要是硫化铜以及硫化 (潘洪波，唐获，胡水平，等.平面应变压缩金属流变规律及 影响因素分析.钢铁，2008,43(11)：59) 铜+硫化锰复合析出物 [8]Zhang R P,Meng H W.Extraction replica key technique for TEM (2)低温卷曲时，纳米级析出相数量少、尺寸粗 sample preparation of low alloyed high strength steels.Ningxia 大且分布稀疏. Electr Power,2006(2)55 (3)随着卷曲温度的降低，冷轧板有利织构密 (章瑞鹏，蒙华伟.透射电镜萃取复型样品制备关键技术及应 度逐渐增强，不利织构逐渐减弱.当卷曲温度为550 用.宁夏电力，2006(2)：55) 9] Wang M,Li L F,Sun Z Q,et al.Effect of cementite particle size ℃时，γ纤维织构最强，深冲性能最好. on dynamic recrystallization of ferrite in a low carbon steel.Acta (4)实验钢热轧的卷取温度应选定在600℃ Metall Sin,2007,43(10)）:1009 以下 (王猛，李龙飞，孙祖庆，等.渗碳体粒子尺寸对低碳钢铁素 体动态再结品的影响.金属学报，2007,43(10)：1009) 参考文献 1o] Zhang K H,Chang J,Li J.Study of hot rolling temperature pa- [Cheng X J,Liu Y Z,Zhou L Y,et al.Influences of coiling tem- rameters for micro-carbon steel in laboratory.Iron Steel Vanadium perature on microstructure and precipitation of cold rolled deep Titanium,2002,23(1):12 drawing sheet produced by CSP process.Iron Steel,2011,46 (张开华，常军，李军.微碳钢热轧温度参数的实验室研究 (2):53 钢铁钒钛，2002,23(1)：12) (程晓杰，刘雅正，周乐有，等.卷曲温度对CSP工艺下冷轧 1] Kang Y L,Fu J,Liu D L,et al.Control on Microstructure and 深冲带钢组织和析出影响.钢铁，2011,46(2)：53) Property of Thin Slab Casting and Rolling.Beijing:Metallurgical 2]Li X Q,Xia MS.Zhang L,et al.Development and production of Industry Press,2006 aluminum killed steel DCO4 for deep drawing.Shandong Metall, (康永林，傅杰，柳得橹，等.薄板坯连铸连轧钢的组织性能 2009,31(6):28 控制.北京：治金工业出版社，2006) (李小权，夏茂森，张磊，等.深冲用铝镇静钢DC04的开发 [12]Wang Z D,Guo Y H,Sun D Q,et al.Texture comparison of an 与生产.山东治金，2009,31(6)：28) ordinary IF steel and a high-strength IF steel under ferritic rolling B]Liu YC,Fu J.Wu H J.Precipitation of aluminum nitride in low and high-emperature coiling.Mater Charact,2006,57(4/5): carbon aluminum killed steel.fron Steel Res,2009,21(6):20 402 (刘阳春，傅杰，吴华杰.低碳铝镇静钢中AN的沉淀析出. [13]Jeong W C.Effect of hot-rolling temperature on microstructure 钢铁研究学报，2009,21(6)：20) and texture of an ultra-ow carbon Ti-interstitial-free steel.Mater 4]Zhao X K,Liu J W,Liu X F,et al.Analysis of traditional Let,2008,62(1):91 process on deep-drawing properties of cold-rolled low carbon killed [14]Fu J,Wu H J,L Y C,et al.Nano-scaled iron carbon precipi- steel sheet.fron Steel,2010,45 (8):85 tates in HSLC and HSLA steels.Sci China Ser E,2007,50(2) (赵新凯，刘江伟，刘西峰，等.传统流程冷轧低碳铝镇静钢 166 深冲性能分析.钢铁，2010,45(8)：85) [15]Wang Z C,Shi J,Wang X J.Development of second-phase par- [5]Liu Y C,Fu J,Wu H J.Study on effect of aluminum-nitride in ticles in Ti-F steels with different annealing processes.Mater Sci low carbon aluminum-killed steels produced by TSCR.fron Steel. Technol,1999,7(3):41 2008,43(12):33 (王作成，石京，王先进。不同退火工艺下TF钢二相料演 (刘阳春，傅杰，吴华杰。薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中 变的比较.材料科学与工艺，1999,7(3)：41)

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 展［14］． 卷曲温度会影响相的析出和粗化［15］，较低的 卷曲温度能够得到数量较少，粗大且分布稀疏的析 出相，宜于钢获得良好的冲压性能． 因此，为获得数量少、体积较大且分布稀疏的纳 米级析出相，热轧工艺应控制在较低温度进行卷曲． 本实验钢的卷曲温度应低于 600 ℃ ． 3 结论 ( 1) 热轧板中的析出物主要是硫化铜以及硫化 铜 + 硫化锰复合析出物． ( 2) 低温卷曲时，纳米级析出相数量少、尺寸粗 大且分布稀疏． ( 3) 随着卷曲温度的降低，冷轧板有利织构密 度逐渐增强，不利织构逐渐减弱． 当卷曲温度为 550 ℃时，γ 纤维织构最强，深冲性能最好． ( 4) 实验钢热轧的卷取温度应选定在 600 ℃ 以下． 参 考 文 献 ［1］ Cheng X J，Liu Y Z，Zhou L Y，et al． Influences of coiling tem￾perature on microstructure and precipitation of cold rolled deep drawing sheet produced by CSP process． Iron Steel，2011，46 ( 2) : 53 ( 程晓杰，刘雅正，周乐育，等． 卷曲温度对 CSP 工艺下冷轧 深冲带钢组织和析出影响． 钢铁，2011，46( 2) : 53) ［2］ Li X Q，Xia M S，Zhang L，et al． Development and production of aluminum killed steel DCO4 for deep drawing． Shandong Metall， 2009，31( 6) : 28 ( 李小权，夏茂森，张磊，等． 深冲用铝镇静钢 DC04 的开发 与生产． 山东冶金，2009，31( 6) : 28) ［3］ Liu Y C，Fu J，Wu H J． Precipitation of aluminum nitride in low carbon aluminum killed steel． J Iron Steel Res，2009，21( 6) : 20 ( 刘阳春，傅杰，吴华杰． 低碳铝镇静钢中 AlN 的沉淀析出． 钢铁研究学报，2009，21( 6) : 20) ［4］ Zhao X K，Liu J W，Liu X F，et al． Analysis of traditional process on deep-drawing properties of cold-rolled low carbon killed steel sheet． Iron Steel，2010，45( 8) : 85 ( 赵新凯，刘江伟，刘西峰，等． 传统流程冷轧低碳铝镇静钢 深冲性能分析． 钢铁，2010，45( 8) : 85) ［5］ Liu Y C，Fu J，Wu H J． Study on effect of aluminum-nitride in low carbon aluminum-killed steels produced by TSCR． Iron Steel， 2008，43( 12) : 33 ( 刘阳春，傅杰，吴华杰． 薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中 AIN 作用的试验研究． 钢铁，2008，43( 12) : 33) ［6］ Wang J H，Wang H M，Yang Z M，et al． Precipitation of Cu in ultra low carbon steel during continuous cooling process． J Iron Steel Res，2010，22( 10) : 39 ( 王建华，王慧敏，杨忠民，等． 超低碳钢连续冷却过程中铜 的析出行为． 钢铁研究学报，2010，22( 10) : 39) ［7］ Pang H B，Tang D，Hu S P，et al． Analysis on flow pattern of metal and its influencing factors during plane strain compression． Iron Steel，2008，43( 11) : 59 ( 潘洪波，唐荻，胡水平，等． 平面应变压缩金属流变规律及 影响因素分析． 钢铁，2008，43( 11) : 59) ［8］ Zhang R P，Meng H W． Extraction replica key technique for TEM sample preparation of low alloyed high strength steels． Ningxia Electr Power，2006( 2) : 55 ( 章瑞鹏，蒙华伟． 透射电镜萃取复型样品制备关键技术及应 用． 宁夏电力，2006( 2) : 55) ［9］ Wang M，Li L F，Sun Z Q，et al． Effect of cementite particle size on dynamic recrystallization of ferrite in a low carbon steel． Acta Metall Sin，2007，43( 10) : 1009 ( 王猛，李龙飞，孙祖庆，等． 渗碳体粒子尺寸对低碳钢铁素 体动态再结晶的影响． 金属学报，2007，43( 10) : 1009) ［10］ Zhang K H，Chang J，Li J． Study of hot rolling temperature pa￾rameters for micro-carbon steel in laboratory． Iron Steel Vanadium Titanium，2002，23( 1) : 12 ( 张开华，常军，李军． 微碳钢热轧温度参数的实验室研究． 钢铁钒钛，2002，23( 1) : 12) ［11］ Kang Y L，Fu J，Liu D L，et al． Control on Microstructure and Property of Thin Slab Casting and Rolling． Beijing: Metallurgical Industry Press，2006 ( 康永林，傅杰，柳得橹，等． 薄板坯连铸连轧钢的组织性能 控制． 北京: 冶金工业出版社，2006) ［12］ Wang Z D，Guo Y H，Sun D Q，et al． Texture comparison of an ordinary IF steel and a high-strength IF steel under ferritic rolling and high-temperature coiling． Mater Charact，2006，57( 4 /5) : 402 ［13］ Jeong W C． Effect of hot-rolling temperature on microstructure and texture of an ultra-low carbon Ti-interstitial-free steel． Mater Lett，2008，62( 1) : 91 ［14］ Fu J，Wu H J，L Y C，et al． Nano-scaled iron carbon precipi￾tates in HSLC and HSLA steels． Sci China Ser E，2007，50( 2) : 166 ［15］ Wang Z C，Shi J，Wang X J． Development of second-phase par￾ticles in Ti-IF steels with different annealing processes． Mater Sci Technol，1999，7( 3) : 41 ( 王作成，石京，王先进． 不同退火工艺下 Ti--IF 钢二相料演 变的比较． 材料科学与工艺，1999，7( 3) : 41) ·1022·