薄板坯连铸连轧工艺制备TRIP钢的力学性能与组织

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.012 第27卷第6期 北京科技大学学报 VoL27 No.6 2005年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2005 蒲板还连铸连轧工艺制备TRIP钢的力学性能与组织 张迎晖2康永林”于浩”刘晓》方圆》 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)江西理工大学，赣州3410003)上海宝钢集团公司，上海20094】 摘要在实验室条件下模拟薄板坯连铸连轧工艺试制了CSiM加系TRP钢.拉伸实验表明， 实验钢的抗拉强度为610MPa,屈服强度为430MPa,屈强比为0.70，总延伸率为28.4%.组织观察 发现，试样组织为铁素体+贝氏体+残余奥氏体的三相组织，实验钢中残余奥氏体的平均含量为 5.8%. 关键词TP钢：薄板坯连铸连轧；力学性能：组织演变 分类号TG142.1 自从1989年美国建成世界首条薄板坯连铸 组织为铁素体+贝氏体+残余奥氏体的复相组 连轧生产线以来，该项技术得到了迅猛发展.与 织，彩色定量金相测定残余奥氏体的含量平均为 传统的热轧带钢生产线相比，薄板坯连铸连轧 5.8%.TEM观察发现，残余奥氏体呈薄膜状分布. (Thin Slab Casting and Rolling,简称TSCR)具有流 程简化、生产线缩短、生产周期短、节约能源、成 1实验方法 材率高等优点，但薄板坯连铸连轧可生产钢种 范围仍不如传统流程.因此，有关扩展薄板坯连 参考现场的薄板坯连铸连轧工艺制订了实 验工艺：采用10kg真空感应炉熔炼合金，铁模浇 铸连轧可生产钢种范围的研发具有重要意义.在 薄板坯连铸连轧的品种扩展策略中，一个重要的 注后，开模取出钢锭，用红外线测温仪测量钢锭 方向是用于制作汽车结构件的高强度深冲钢。 表面温度，随即将钢锭送入均热炉内，均热工艺 为1150℃/30min,钢锭尺寸为65mm×100mm×150 相变诱导塑性(Transformation Induced Plasti- city,简称TRP)效应是指钢中稳定存在的残余 mm.均热后在Φ380mm×400mm二辊轧机上热轧 奥氏体在变形过程中向马氏体转变时引入了相 6道次，总变形率为90%.热轧后的轧件先空冷到 变强化和塑性增长，因这类钢的强塑积比通常 700℃，再水冷至500℃，500℃/60min模拟卷取后 的铁素体马-氏体双相钢更高，且合金元素含量 出炉空冷.另外，采用传统热轧工艺制备了3钢， 进行对比. 低、成分简单，是制作汽车零部件所要求的高强 度、成形性良好的理想材料俐，低合金TRIP钢的 每件实验轧件沿轧制方向按GB6397一86标 生产方法有两类，即热轧TRP钢和冷轧TRJP钢. 准加工了三根拉伸试样，标距65mm,在CMT 前者主要通过控制轧制和控制冷却来获得多边 4105型电子拉伸机上进行了力学性能实验，拉伸 形铁素体十片状（或板条状）贝氏体十残余奥氏 速度为5mm~min'.在S250mk3型扫描电镜上进 体的多相组织”；后者则通过冷轧后进行临界加 行了拉伸断口形貌观察；金相试样经研磨、抛光 热十贝氏体等温淬火的热处理方法实现低.本 后用4%硝酸酒精溶液侵蚀，在LEICA DMRX金 文模拟薄板坯连铸连轧工艺在实验室制备了C 相显微镜及S250mk3型扫描电镜上对实验钢进 Si-Mn系TRP钢，力学性能检测表明，实验钢的 行了组织观察：采用彩色金相定量金相法测定了 平均力学性能达到：抗拉强度610MPa,屈服强度 实验TRP钢的组织：薄膜试样经常规双喷减薄 为430MPa,屈强比为0.70，总延伸率28.4%，均匀 后，在H-800透射电镜下观察了试样的亚组织. 延伸率占总延伸率的75%.组织观察发现，试样 2实验结果及分析 收稿日期：2004-10-14修回日期：2004-11-20 基金项目：国家自然科学基金资助课题(N0.50334010) 2.1薄板坯连铸连轧制备TRP钢的工艺 作者简介：张迎晖(1968一)，女，博土研究生 薄板坯连铸连轧工艺与传统热轧工艺存在

第 卷 第 ‘ 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 留 薄板坯连铸连轧工艺制备 班 钢 的力学性能与组织 张迎晖 ’ ，，， 康 永林 ” 于 浩 ” 刘 晓 ” 方 圆 ” 北京科技 大学材料 科学 与 工 程 学 院 ， 北京 江 西 理 工 大 学 ， 赣州 上海宝 钢 集 团公 司 ， 上 海 摘 要 在实验 室条件下 模拟 薄板 坯 连铸 连轧 工 艺试制 了 一 一 系 钢 拉 伸实验表 明 ， 实 验钢 的抗 拉 强度为 ， 屈服强 度为 ， 屈 强 比为 ， 总延 伸 率为 组 织观 察 发现 ， 试样组 织 为铁素 体 贝 氏体十 残 余 奥 氏体 的三 相 组 织 ， 实验钢 中残余 奥 氏体 的平 均 含量 为 关键词 犯 钢 薄板坯 连铸连 轧 力学性能 组 织 演变 分 类号 自从 年 美 国建成 世 界 首条 薄板坯 连 铸 连 轧生产 线 以来 ， 该 项 技术 得 到 了迅猛 发 展 与 传 统 的热轧带钢 生 产 线 相 比 ， 薄 板 坯 连 铸 连 轧 七 ， 简称 具 有 流 程 简化 、 生产 线 缩 短 、 生 产 周 期 短 、 节 约 能源 、 成 材率 高等优 点 ‘ ， 但 薄板 坯 连 铸 连 轧 可 生产 钢 种 范 围仍 不 如传 统 流 程 因此 ， 有关扩 展 薄板坯 连 铸连 轧 可 生产 钢种 范 围的研 发具 有重 要意义 在 薄板坯 连 铸连 轧 的品种扩展 策 略 中 ， 一个重 要 的 方 向是 用 于制 作汽 车 结构件 的高强度深 冲 钢‘ 相 变诱 导 塑 性 ， 简 称 效 应 是指 钢 中稳 定存 在 的残 余 奥 氏体 在 变 形 过 程 中 向马 氏体转 变 时 引入 了相 变 强 化 和 塑 性增 长 〔 ， 因这 类钢 的强 塑积 比通 常 的铁 素体 马一 氏体 双 相钢 更 高 ， 且 合 金 元 素含 量 低 、 成 分 简单 ， 是 制 作汽 车 零 部件所 要 求 的高强 度 、 成 形 性 良好 的理 想 材 料 “ 低 合 金 犯 钢 的 生产 方 法 有 两类 ， 即 热 轧 钢和 冷轧 钢 前 者 主 要 通 过控 制轧 制和 控 制冷 却来 获 得 多边 形铁 素体 十 片状 或 板 条状 贝 氏体 十 残 余 奥 氏 体 的 多相 组 织 ‘， 一 ” 后者 则通 过冷 轧后 进 行 临 界加 热 贝 氏体等 温 淬火 的热 处理 方 法 实现 “ 一 川 本 文 模拟 薄板 坯 连铸连 轧工 艺在 实验 室制 备 了 一 月功 系 刃 钢 力 学性 能检测 表 明 ， 实验 钢 的 平 均 力学 性 能达 到 抗 拉 强度 ， 屈服 强度 为 ， 屈 强 比为 ， 总 延伸 率 ， 均 匀 延 伸率 占总 延 伸率 的 组 织观 察发 现 ， 试 样 收稿 日期 今 年 修 回 日期 今 一 基金项 目 国 家 自然 科学 基金 资助课 题 作者简介 张迎晖 一 ， 女 ， 博 士 研 究生 组 织 为 铁 素 体 贝 氏体十 残 余 奥 氏 体 的 复相 组 织 ， 彩 色 定量 金 相 测 定残 余奥 氏体 的含 量平 均 为 观 察发现 ， 残 余 奥 氏体呈 薄膜状 分布 实验 方 法 参 考 现 场 的 薄 板 坯 连 铸 连 轧 工 艺制 订 了 实 验 工 艺 采 用 地 真 空感 应 炉熔炼合 金 ， 铁 模 浇 注 后 ， 开模 取 出钢 锭 ， 用 红 外 线 测 温 仪 测 量 钢 锭 表面 温度 ， 随 即将 钢锭 送 入 均热 炉 内 ， 均热 工 艺 为 ， 钢锭 尺 寸 为 刃 ‘ 均 热 后 在中 二 辊 轧 机上 热 轧 道 次 ， 总变形 率 为 热 轧后 的轧件先 空冷 到 ， 再水 冷至 ， ℃ 模拟 卷 取 后 出炉 空冷 另外 ， 采 用传 统 热 轧 工 艺制备 了 钢 ， 进 行对 比 每件 实验 轧件沿 轧制 方 向按 一 标 准 加 工 了三 根 拉 伸 试 样 ， 标 距 ， 在 型 电子 拉伸机 上进 行 了力学性 能实验 ， 拉伸 速 度 为 · 一 ’ 在 扰 型 扫描 电镜 上 进 行 了拉 伸 断 口 形 貌观 察 金 相 试 样 经研 磨 、 抛 光 后 用 硝 酸 酒精 溶液 侵 蚀 ， 在 金 相 显 微 镜及 山 型 扫 描 电镜上 对 实 验 钢进 行 了组 织观 察 采用 彩 色金相 定 量 金相 法测 定 了 实验 班 钢 的组 织 薄膜 试 样 经 常 规双 喷减 薄 后 ， 在 一 透 射 电镜 下观 察 了试 样 的亚 组 织 实验 结果 及 分 析 薄板 坯 连铸 连 轧制 备 钢 的工 艺 薄 板 坯 连 铸 连 轧 工 艺 与 传 统 热 轧 工 艺 存 在 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．06．012

VoL.27 No.6 张迎晖等：薄板还连铸连轧工艺制备TP钢的力学性能与组织 ◆689· 多方面的显著区别，其中之一是二者热历史不 2,2实验TRP钢的化学成分及力学性能 同.TSCR工艺的板坯在浇注冷凝后到均热、轧机 在各实验轧件上取试样进行了合金化学成 咬入的过程中不发生Y→α相变，而传统热轧工艺 分分析和力学性能测试，见表2. 中，板坯在浇注冷凝后发生Y→α相变，在热轧前 拉伸实验检测结果表明，实验TRIP钢平均的 的均热阶段再将板坯加热至奥氏体区，所以，在 力学性能为：抗拉强度610MPa,屈服强度430 实验室模拟薄板坯连铸连轧工艺的关键技术，就 MPa,屈强比0.70，总延伸率28.4%，均匀延伸率占 是保证钢锭在脱模后进均热炉的过程中，不发 总延伸率的75% 生Y→α相变.另外，合理的控制冷却工艺，是薄板 对表2进行分析，实验TRIP钢中C1的Si,Mn 坯连铸连轧生产TP钢获得合适三相组织的必 含量高，其强度相应也高，实验TRP钢的平均 要条件.在本实验条件范围内，根据动态CCT实 Si,Mn含量分别为1.07%，1.25%，与传统热轧工艺 验结果，将控制冷却工艺分两段：先慢冷（低于 的3*钢相比，Si含量高0.03%，Mn含量低0.14%， 10℃·s)控制铁素体的析出，后快冷（高于20℃ 二者力学性能基本相当. ·s)控制贝氏体的析出，表1为模拟薄板坯连铸 碳在奥氏体中溶解度很大，在铁素体中却很 连轧制备TRP钢的工艺参数.动态CCT实验结 小，它可延长奥氏体转变前的孕育期，增加奥氏 果表明，实验TRP钢的A温度为707℃.从表1 体的稳定性.含碳量高，残余奥氏体量增多，有利 结果看，实验TP钢脱模时的表面温度均高于 于TP效应产生，但焊接性能恶化，并因固溶强 930℃，可以认为在此之前钢锭均未发生铁素体 化作用增强导致强度增加而塑性降低.因此，选 相变，保证了模拟薄板坯连铸连轧工艺的有效 取的含碳量一般为0.1%0.2%，本实验成分设计 性 选取碳含量为0.20%. 表1模拟薄板还连铸连轧制备TRIP钢的工艺参数 S是铁素体形成元素，主要以固溶方式存在 Table 1 Parameters of TSCR process in laboratory simulation 于TRIP钢中，在贝氏体形成过程中能抑制碳化 轧件号 C2 C3 C43 物的生成，使贝氏体周围的奥氏体富碳，这部分 脱模温度/℃ 952 975 930 952空冷 奥氏体容易保留至室温成为残留奥氏体，故较高 均热时间/min 30 30 30 30 150 开轧温度/℃ 1022 1010102810231028 的Si含量有利于获得较多的残留奥氏体量.M如 总变形率% 89 91 90 90 89 是奥氏体稳定元素，奥氏体中M山含量的提高，也 终轧温度/℃ 820 851 837 824780 有利于获得较多的残留奥氏体.文献[11]认为，S 空冷冷速（℃·s) 1.9 4.9 3.0 2.6 3.6 与M血相比较，Si对残留奥氏体量的影响是主要 水冷冷速（℃·s) 25 22 29 子 的，随Si,M血比增加，残留奥氏体量增加.但较高 注：均热温度1150℃，空冷温度700℃，水冷温度500℃. 的Si含量会形成很厚的氧化铁皮层，热轧时易被 表2实验TRIP钢的质量分数及力学性能 Table 2 Chemical composition and mechanical property of the TRIP steels 质量分数/% 试样 6/MPa 6,/MPa 6/低 rE/% Sue (8u/6% Si Mn CI 1.08 1.27 630 460 0.73 29.1 22.1 75.8 C2 1.09 1.26 600 420 0.69 27.3 20.8 76.2 C3 1.03 1.21 610 410 0.67 29.1 21.4 73.6 C4 1.07 1.25 610 435 0.71 28.1 20.9 74.2 3" 1.04 1.39 605 440 0.73 28.4 21.0 74.0 注：各试样的碳含量（质量分数）为0.20%，m表示总延仲率，表示平均延伸率 压入钢的表面，直接影响热轧钢材的表面质量， 有较好的塑性.在拉伸实验中，试样中的残余奥 恶化钢的热轧性能和表面镀覆性能.本实验 氏体因应变诱导了马氏体相变.由于塑性变形引 TRP钢成分设计选取Si含量为1.07%，M血含量 起的局部区域的应力集中，会因马氏体的生成而 为1.25%. 得到松驰，进而防止傲裂纹的形成.即使微裂纹 图1为实验TRP钢拉伸试样的典型断口形 已经形成，裂纹尖端的应力集中也将随马氏体的 貌.观察表明，试样的断口形貌为韧窝形貌，局部 生成而得到松弛，所以能抑制微裂纹的扩展，提 可见深度超过40μm的韧窝，这反映出实验钢具 高塑性.在发生塑性变形的区域，残余奥氏体转

匕 张 迎 晖等 薄板 坯 连 铸 连 轧工 艺 制备 钢 的 力学性能 与组织 一 多方 面 的显 著 区 别 ， 其 中之 一 是 二 者 热 历 史 不 同 工 艺的板坯 在浇 注冷凝后 到 均热 、 轧机 咬入 的过 程 中不 发 生 相变 ， 而 传 统 热 轧 工 艺 中 ， 板坯 在 浇注 冷 凝 后 发 生丫 相变 ， 在 热 轧前 的均 热 阶段 再 将 板坯 加 热 至 奥 氏体 区 所 以 ， 在 实验 室模拟 薄板 坯 连 铸连轧 工 艺 的关键 技 术 ， 就 是 保 证 钢 锭 在 脱 模 后 进 均 热 炉 的过 程 中 ， 不 发 生 相变 另外 ， 合 理 的控制 冷 却 工 艺 ， 是 薄板 坯 连 铸连 轧 生产 钢 获得 合 适 三 相 组 织 的必 要 条件 在本 实验 条件 范 围 内 ， 根据 动 态 实 验 结 果 ， 将控 制 冷 却 工 艺 分 两 段 先慢 冷 低 于 ℃ · 一 今控 制 铁 素体 的析 出 ， 后 快 冷 高 于 ℃ · 一 今控制 贝 氏体 的析 出 表 为模 拟 薄板 坯 连 铸 连 轧制 备 钢 的工 艺 参 数 动 态 实验 结 果表 明 ， 实验 钢 的 ， 温 度 为 ℃ 从 表 结果 看 ， 实验 犯 钢 脱 模 时 的表 面 温 度 均 高于 ℃ ， 可 以认 为在此 之 前钢 锭 均 未 发 生 铁 素 体 相 变 ， 保 证 了模 拟 薄 板 坯 连 铸 连 轧 工 艺 的有 效 性 表 模拟薄板坯连 铸连 轧 制备 】 钢 的工 艺参数 介 四 叮 川 轧件 号 御 脱模温度 空 冷 均热 时间 开 轧温 度 ℃ 总变形 率机 终轧温度 ℃ 空 冷冷速 ℃ · 一 〕 乡 石 水冷冷速 ℃ · 一 ， 注 均热 温度 ℃ ， 空 冷温度 ℃ ， 水冷温度 ℃ 实验 钢 的化 学 成 分 及 力学性 能 在 各 实验 轧件上 取 试 样进 行 了合 金 化 学成 分 分 析和 力 学 性 能测 试 ， 见表 拉伸 实验检测 结 果表 明 ， 实验 班 钢 平 均 的 力 学 性 能 为 抗 拉 强 度 ， 屈 服 强度 ， 屈 强 比 ， 总延 伸 率 ， 均 匀 延伸 率 占 总 延 伸 率 的 对 表 进 行 分 析 ， 实验 钢 中 的 ， 含 量 高 ， 其 强 度相 应 也 高 实验 犯 钢 的平 均 ， 含量 分别 为 ， ， 与传统热 轧工 艺 的 钢 相 比 ， 含量 高 ， 含 量 低 ， 二 者 力 学 性 能 基 本 相 当 碳 在 奥 氏体 中溶解 度 很 大 ， 在铁 素 体 中却 很 小 它 可 延 长 奥 氏体转 变 前 的孕 育 期 ， 增 加 奥 氏 体 的稳 定性 含碳 量 高 ， 残 余 奥 氏体 量 增 多 ， 有 利 于 】 效应 产 生 ， 但 焊 接 性 能恶 化 ， 并 因 固溶 强 化 作用 增 强 导 致 强度 增 加 而 塑 性 降低 因此 ， 选 取 的含 碳 量 一 般 为 ， 本 实验 成 分 设计 选 取 碳 含 量 为 是 铁 素 体 形 成 元 素 ， 主 要 以固溶 方式存 在 于 钢 中 ， 在 贝 氏体 形 成 过 程 中能抑 制 碳 化 物 的生 成 ， 使 贝 氏 体 周 围 的奥 氏体 富碳 ， 这 部 分 奥 氏体 容 易保 留至 室 温 成 为残 留奥 氏体 ， 故较 高 的 含 量 有 利 于 获得 较 多 的残 留奥 氏体 量 是 奥 氏 体稳 定 元 素 ， 奥 氏体 中 含量 的提 高 ， 也 有利 于 获 得 较 多 的残 留奥 氏体 文 献 〔川认 为 ， 与 相 比较 ， 对 残 留奥 氏体 量 的影 响是 主 要 的 ， 随 ， 比增 加 ， 残 留奥 氏体 量 增加 但 较 高 的 含 量会 形 成很 厚 的氧 化铁 皮层 ， 热 轧 时易被 表 实验 钢 的质 最分 数及 力学性 能 介 血 卜 ， 试样 质量分 数 沪 占瓜 人训 氏创 必 。 创酥 》 月 蝴 ，︸，口 注 各 试样 的碳含量 质 量 分数 为 ， 人 表示 总 延 伸率 ， 凡 、表示 平均延伸 率 压 入 钢 的表 面 ， 直 接 影 响热 轧钢 材 的表 面 质量 ， 有较 好 的塑 性 在 拉 伸 实验 中 ， 试 样 中的残 余奥 恶 化 钢 的热 轧 性 能和 表 面 镀 覆 性 能 ‘ 本 实 验 氏体 因应 变诱 导 了马 氏体 相变 由于 塑性变 形 引 钢 成 分 设计 选 取 含 量 为 ， 含 量 起 的局 部 区 域 的应 力集 中 ， 会 因 马 氏体 的生成 而 为 得 到松 弛 ， 进 而 防止 微 裂 纹 的形 成 即使微 裂 纹 图 为 实验 租 钢 拉 伸 试样 的典 型 断 口 形 已 经 形 成 ， 裂 纹尖 端 的应 力集 中也 将 随 马 氏体 的 貌 观 察表 明 ， 试样 的断 口 形 貌 为韧 窝形 貌 ， 局 部 生成 而 得 到 松 弛 ， 所 以 能抑 制 微 裂 纹 的扩 展 ， 提 可 见 深 度超 过 卿 的韧 窝 ， 这 反 映 出实验 钢 具 高塑 性 在 发 生 塑 性 变 形 的 区域 ， 残 余奥 氏体转

690. 北京科技大学 学报 2005年第6期 变为马氏体，随马氏体量的增多，形变硬化指数 不断提高，己发生塑性变形的区域继续发生变形 5.42 466 变得困难，故能抑制颈缩的形成，相变诱导塑性 39 钢表现出高的力学性能.本实验TRP钢的强塑 3.40 积(a,×d)平均达到174.01MPa,高于常规热轧工 2 艺轧制的3TRP钢的171.82MPa 3 CI C2 C3 C4 风杆号 图3实验TRIP钢的品粒尺寸 Fig.3 Grain size of TRIP steels 余奥氏体，大的凹陷多边形为铁素体，图2(b)中 间部分则是贝氏体， 20m 为了测定合金中各相的含量，采用了彩色金 图1拉伸试样断口形貌 相实验方法.参考文献[12]先将1g偏重亚疏酸钠 Fig.1 Fractograph of a tensile sample 溶于80mL蒸馏水中，另将4g苦味酸溶于80mL 23实验钢的组织 无水乙醇中，将两种溶液按体积比1：1混合均匀 金相试样取自实验TRP钢轧件的纵向，试样 后，立即将研磨、抛光好的试样浸入试液中15~25 经研磨、抛光后，用4%硝酸酒精溶液侵蚀，然后 $,用清水冲洗后，冷风吹干.在带图像分析软件 分别在光学显微镜和扫描电镜下进行组织观察， 的LEICA DMRX金相显傲镜上进行了组织分析. 图2为金相组织照片.采用截线法，在20个视场 图4是定量金相分析结果，各相的平均含量为： 中测量了试样的铁素体晶粒尺寸，结果见图3，平 残余奥氏体5.8%，铁素体62.0%，贝氏体32.2% 均尺寸为4.95m. 图5是实验钢的彩色金相照片.图中浅灰区域为 在光学显微镜下可以观察到大量的多边形 铁素体，深色的是贝氏体，白色的是残余奥氏体， 铁素体，贝氏体分布于基体上，另有很少量的珠 薄膜试样的TEM观察表明，实验TRIP钢中 光体分布在铁素体晶界上，但残余奥氏体与铁素 的残余奥氏体以薄膜状分布于贝氏体板条的边 体在光学显微镜下不能分辨开来（如图2(a》.扫 界上（如图6所示）.残余奥氏体的含量及其稳定 描电镜观察发现（如图2(b),白亮凸起晶粒为残 性对TRP钢的组织、性能影响很大.TRP钢塑性 变形时的马氏体转变不仅与初始的残余奥氏体 a 体积分数有关，而且取决于残余奥氏体自身的稳 定性.残余奥氏体自身稳定性不仅与钢的成分和 各相体积分数的间接影响有关，而且直接受到残 余奥氏体自身成分、体积、形貌、大小、存在状态 等因素的影响.有研究认为，薄膜状残余奥氏 7067.6 ☐FZ☑B白Ar 67.3 54.2 60 57.9 50 40 35.5 36.6 6.8 30 26.6 20 汤 10 6.6 5.7 5 um 3 CI C2 C3 C4 图2实验TRP钢的光学显撒镜(a)和扫描电镜(b)图片 试样号 Fig.2 Microstructures of the TRIP steel:(a)optical microstruc- 图4实验TRIP钢的相含量 ture;(b)SEM microstructure Fig.4 Contents of phases in TRIP steels

‘ 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 ‘ 期 变 为 马 氏体 ， 随马 氏体量 的增 多 ， 形变硬 化 指数 不 断提 高 ， 已 发 生塑性变形 的 区域 继续 发生 变形 变得 困难 ， 故 能抑 制颈 缩 的形 成 ， 相 变 诱 导 塑性 钢 表现 出 高 的力 学性 能 本实验 钢 的强 塑 积 ‘ 娠，平 均 达 到 ， 高于 常规 热 轧工 艺轧制 的 们灯 钢 的 试样 号 图 实验 钢 的 晶粒尺 寸 肠 证 城七 圈 拉伸试样断 口 形 貌 恶口 卜 ， 俪 水 实验 钢 的组 织 金 相试样取 自实验 钢 轧件 的纵 向 试样 经研 磨 、 抛 光 后 ， 用 硝 酸酒 精溶 液侵蚀 ， 然 后 分别在光 学显 微镜和 扫描 电镜下进 行组 织观 察 ， 图 为 金相 组 织 照 片 采 用 截 线法 ， 在 个视 场 中测量 了试样 的铁 素 体 晶粒 尺 寸 ， 结果见 图 ， 平 均 尺 寸 为 阿 · 在 光 学 显 微 镜 下 可 以观 察 到 大 量 的 多 边 形 铁 素 体 ， 贝 氏体 分布 于 基 体 上 ， 另 有很少 量 的珠 光 体分布在铁素 体 晶界上 ， 但残 余奥 氏体与铁 素 体 在光 学 显 微镜 下 不 能分 辨 开 来 如 图 扫 描 电镜 观 察 发现 如 图 ， 白亮 凸起 晶粒 为残 余 奥 氏 体 ， 大 的凹 陷 多边 形 为铁 素 体 ， 图 中 间部 分则 是 贝 氏体 为 了测 定 合金 中各相 的含量 ， 采 用 了彩 色 金 相 实验 方法 参考文 献 【 先将 偏重 亚 硫酸钠 溶 于 蒸 馏水 中 ， 另将 苦 味 酸溶 于 无 水 乙 醇 中 ， 将 两种 溶 液按 体积 比 混 合均 匀 后 ， 立 即将研磨 、 抛光好 的试 样浸 入试 液 中 一 ， 用 清 水 冲 洗 后 ， 冷 风 吹 干 在 带 图像 分 析 软 件 的 金 相 显 微 镜 上 进 行 了组 织 分析 图 是 定量 金 相 分 析 结 果 ， 各 相 的平 均 含量 为 残 余 奥 氏体 ， 铁 素体 ， 贝 氏 体 图 是 实验 钢 的彩 色 金 相 照 片 图 中浅灰 区 域 为 铁 素 体 ， 深 色 的是 贝 氏体 ， 白色 的是残 余 奥 氏体 薄膜 试 样 的 观 察表 明 ， 实验 钢 中 的残 余 奥 氏体 以薄膜 状 分 布 于 贝 氏 体 板 条 的边 界上 如 图 所 示 残 余奥 氏体 的含 量及 其 稳定 性对 犯 钢 的组 织 、 性 能影 响很大 犯 钢 塑 性 变 形 时 的 马 氏 体 转 变 不 仅 与 初 始 的残 余 奥 氏体 体积 分数 有 关 ， 而 且 取 决于残 余 奥 氏体 自身 的稳 定性 残 余 奥 氏体 自身稳 定性 不仅 与钢 的成 分和 各相体积 分数 的间接影 响有 关 ， 而且 直接 受 到残 余 奥 氏体 自身成 分 、 体积 、 形 貌 、 大 小 、 存在 状态 等 因 素 的影 响 有研 究认 为 ‘川 ， 薄膜 状 残 余 奥 氏 碉和军芝 一一 图 实验 钢 的光学显徽镜 和 扫描 电镜伪 图片 扮〔 期扮此盆 用 卜 川 伪 门 比 向 功 此 ’ 二习 〔签 ‘ 性 一 刁 三三日 ‘ 吐 鬓髦乳戴髻 试样 号 图 实验 钢 的相含量 · 加 如

Vol.27 No.6 张迎晖等：薄板坯连铸连轧工艺制备TRP钢的力学性能与组织 691◆ (3)对比实验表明，模拟薄板坯连铸连轧工艺 与传统工艺制备的TP钢力学性能指标相当， 参考文献 [1]田乃媛，薄板坯连铸连轧.2版，北京：冶金工业出版杜， 2004 [2]Gunter F.Present and future CSP technology expands product Range.Aise Steel Technol,2000(1):53 [3]Zackay V F,Parker E R,Fahr,et al.The enhancement of ductility 20m on high-strength steels.Trans of ASM,1967,60(2):252 图5实验TP钢的彩色金相图片 [4)康永林.现代汽车板的质量控制与成形性.北京：冶金工 Fig.5 Colour metallographs of a TRIP steel 业出版社，1999 [5]赵金福，明旭光，欧立晋，等.残留奥氏体的相变诱导塑性 研究.机械工程材料，1993,17(2)：14 [6]赵金福，明旭之，欧立晋，等，控轧工艺对TRP薄板组织 与性能的影响.钢铁，1992,27(11)：24 [7]Hanzaki A Z,Hodgson P D,Yue S.Hot deformation characteris- tics of Si-Mn TRIP steels with and without micro-alloy addi- ions.slJ1nt,1995,35(3):324 [⑧]王绪，花礼先，王四根，等.硅锰系相变诱发塑性钢的热处 理工艺研究，金属热处理，1995(6：14 200μm [9]Sugimoto K,Nagasaka A,Kobayashi M,et al.Effects of retined 图6残余奥氏体TEM图片 austenite parameters on warm stretch-flange-ability in TRIP. aided dual phase sheet steels.ISIJ Int,1999,39(1):56 Fig.6 TEM of ratain austenite(Ar) [I0】邻宏辉，符仁钰，李麟，等.低碳SiM血系TRP钢的热处 体的稳定性高于孤岛状残余奥氏体的稳定性，而 理工艺对组织的影响.金属热处理，2003,28(1)：59 且薄膜状残余奥氏体比孤岛状残余奥氏体的平 [11]Sakuma Y,Matsumura O,Takaechi H.Mechanical properties and retained austenite in intercritically heat-treated bainite-trans- 均强度高， formed steel and their variation with Si and Mn additions.Metall Trans A,1991,22A(2):489 3结论 [12]Girault E,Jacques P.Harlet P.et al.Metallographic methods for revealing the multiphase microstructure of TRIP-Assisted steel. (1)在实验室模拟薄板坯连铸连轧实验制备 Mater Character,1998,40:111 了一种C-Si-Mn系TRIP钢.拉伸实验检测表明， [13]Pereloma E V,Timokhina I B,Hodgson P D.Transformation be 实验钢的力学性能为：，=610MPa,a,=430MPa, haviour in thermomechanically processed C-Mn-Si TRIP steels with and without Nb.Mater Sci Eng,1999,A273-275:448 屈强比为0.70,6=28.4%. [14]Sugimoto K,Kobayashi M,Shirsawa H.Effects of second phase (2)组织观察发现，试样组织为铁素体+贝氏 morphology on retained austenite morphology and tensile pro- 体+残余奥氏体的复相组织.彩色金相定量测试 perties in a TRIP-aided dual-phase steel sheet.ISIJ Int,1993,33 (7):775 表明，实验钢中残余奥氏体的含量为5.8% Microstructure and mechanical properties of TRIP steel by TSCR process ZHANG Yinghui,KANG Yonglin",YU Hao,LIU Xiao,FANG Yuan 1)Materials Science and Engineering School,University Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000,China 3)Shanghai Baosteel Group,Shanghai 200941,China ABSTRACT C-Si-Mn TRIP steel was prepared by TSCR process in laboratory simulation.The results of tensile experiment indicated that the mechanical properties were the tensile strength of 610 MPa,the yield strength of 430 MPa,the elongation of 28.4%,and the ratio of yield strength to tensile strength of 0.70.The microstructure was comprised of ferrite,bainite and retained austenite.The result of quantitative colour metallography showed the re- tained austenite fraction around 5.8%. KEY WORDS TRIP steel;TSCR;mechanical property;microstructure evolution

张 迎 晖 等 薄板 坯 连铸连轧工 艺 制 备 钢 的 力学性能与组织 一 图 实验 】 钢 的 彩色金相 图 片 口 图 ‘ 残 余奥 氏体 图 片 几 体 的稳 定性 高于孤 岛状残 余 奥 氏体 的稳 定性 ， 而 且 薄膜 状 残 余 奥 氏 体 比孤 岛状 残 余 奥 氏体 的平 均 强度 高 ， 结 论 在 实验 室模 拟 薄板坯 连 铸 连 轧 实验 制 备 了一种 一 一 系 钢 拉 伸 实验 检 测 表 明 ， 实 验 钢 的 力 学 性 能 为 玩 二 ， 氏 二 ， 屈 强 比为 ， 占 组 织 观 察 发 现 ， 试 样 组 织 为铁 素 体 贝 氏 体 残 余 奥 氏 体 的 复相 组 织 彩 色 金 相 定 量 测 试 表 明 ， 实验 钢 中残 余 奥 氏体 的含量 为 对 比 实验 表 明 ， 模 拟 薄 板 坯连 铸连 轧 工 艺 与传 统 工 艺 制 备 的 钢 力 学 性 能指 标相 当 参 考 文 献 〔 田 乃 媛 薄板 坯连铸连 轧 版 北京 冶金 工 业 出版社 ， 曲 记 七 ， 口 曲‘ 。 一 比 飞物 ， ， 康永林 现代汽 车板 的质 量控制与成形 性 北 京 冶金工 业 出版 社 ， 赵 金福 ， 明旭 光 ， 欧立晋 ， 等 残 留奥 氏 体 的相 变诱导塑性 研 究 机械工 程 材料 ， ， 赵 金 福 ， 明旭之 ， 欧 立 晋 ， 等 控 轧 工 艺对 薄板 组 织 与性 能 的影 响 钢铁 ， ， ， ， 。 一 们心 而 ， ， ， 〕 王 绪 ， 花 礼 先 ， 王 四 根 ， 等 硅锰系 相变诱 发 塑性钢 的热 处 理 工 艺研究 金属 热处 理 ， 【 加 ， 从 月七 邝 比 卜 一 ， ， ， 【 邹 宏 辉 ， 符 仁钮 ， 李麟 ， 等 低碳 一州比 系 钢 的热处 理 工 艺对 组 织 的影 响 金属 热处 理 ， ， 川 ， 爪止 化 允斑 七℃ 刀 颐 皿 飞丫 ， ， ， ， ， 叱 面 ’ 山七 田 一 ， ， ， ， 肠阳 刀 〔 】 · 一 ， ， 一 ， 盯 ， 叨 一 ， ， 加 刀朔 长 ， ·，，， 式月刀 ，，川 ’气“ “ ，，， 厂刁刀召 几 ，， ， ， ， 吻翻 ， ， ， ， 一 一 砒 而 · 拍 加 多 ， ， ， 加 祀 示 ， 四 · 功 加