第6期 曹佳丽等：退火后冷却方式对冷轧中锰钢微观组织和力学性能的影响 .741. 但是其较低的强塑积（小于20GPa.%)无法适应汽 mm-min~1,轴向引伸仪标距为50mm,引伸仪测 车钢成型和高安全性的发展需求.第二代钢铁材料 量误差为0.3%，测试温度为室温. 中的TWIP钢和奥氏体不锈钢属于高合金钢的范 畴，它的组织结构主要是软相的奥氏体，强塑积很 650℃.保温5h 高（⑤070GPa%),但是大量Cr、Ni、Mn、Si、Al 炉冷 等合金元素（质量分数高达25%以上）的添加，导致 y 空冷 其成本较高、工艺性能较差及冶金工艺复杂口.为 了适应节约资源、降低成本、汽车轻量化和提高安 全性的要求，迫切需要研发具有成本接近第一代汽 时间/s 车用钢而性能接近第二代汽车用钢的低成本高强、 图1实验钢的热处理工艺 高塑的第三代汽车用钢.为此，董瀚等冈指出，第 Fig.1 Heat treatment for tested steel 三代汽车用钢的组织应该是高强特点的BCC相和 较高组分的FCC相的复合组织.李楠、Xu等B-4 实验钢经电解抛光后采用ZEISS SUPRA55型 对0.2C-5Mn冷轧态中锰钢的退火时间及其锻造棒 热场发射扫描电镜观察组织形貌，用透射电镜进行 材的热处理工艺进行了研究，李振等5-可研究了冷 精细组织的观察，对奥氏体进行标定.利用电子背 轧TRP钢的退火工艺和残余奥氏体的稳定性.但 散射衍射对残余奥氏体的分布以及晶粒尺寸进行分 是，对于中锰钢退火后冷却方式对组织性能影响的 析. 研究并不多见.本文以冷轧中锰钢0.2C-5Mn为研 2 实验结果及分析 究对象，利用逆转变奥氏体两相区退火思路，将实 2.1微观组织 验钢两相区退火处理后以不同冷却方式冷却，对其 利用扫描电镜对实验钢微观组织进行观察，结 微观组织和拉伸性能进行分析，研究不同退火冷却 果如图2所示.图2(a)~2(b)分别为实验钢热轧、冷 方式对组织和性能的影响规律，进一步完善冷轧薄 轧后的组织，由于实验中锰钢具有很好的淬透性， 板生产的退火工艺 在热轧及冷轧条件下，均可以获得全部的板条马氏 1实验材料及方法 体组织.图2(c)2(d)分别表示实验钢冷轧退火后 实验钢的化学成分如表1所示.首先采用500 炉冷及空冷后的微观组织.退火后组织晶粒呈现等 轴化，并且分为明显的凸出和凹陷两部分，少量凸 kg真空感应电炉冶炼，并浇注成铸锭，然后将铸坯 锻造成尺寸为30mm×100mm×120mm的锻坯.热 出组织上还可以看到析出物.另外，对两种不同冷 轧实验在北京科技大学高效轧制国家工程中心350 速下的组织进行对比可以发现，冷却方式对凸出与 mm四辊的单机架可逆式热轧机上进行.锻坯经过 凹陷组织的组成比例有一定的影响. 1200℃加热60min后进行五道次轧制将坯料轧至 为了进一步探究退火后组织和元素扩散情况， 3mm厚的钢板.开轧温度1150℃，终轧温度800 对空冷试样的不同组织进行线扫描能谱分析，结果 ℃，在400℃进行模拟卷取，热轧变形量约为90%. 如图3所示.从图中可以看到：碳元素（红色）和铁 随后进行酸洗，并在350mm二/四辊冷轧机上进行 元素（蓝色）含量随凹凸组织变化不明显，说明这两 种元素扩散速度较快，经过退火后在不同组织中扩 冷轧模拟，冷轧压下率为36%，最终得到厚度为1.9 mm的薄板，将冷轧板加热到650℃保温5h进行 散较均匀：而锰元素变化较明显，在凹陷组织的分 退火处理，热处理工艺如图1所示 布明显高于凸出组织，说明在这两种不同的组织中 存在锰的浓度梯度，在退火过程中锰元素不断向凹 表1实验钢的化学成分（质量分数） 陷组织中扩散.不少文献[7-中指出锰在奥氏体和 Table 1 Chemical composition of tested steel 号 铁素体的扩散对奥氏体体积分数的增加具有极其重 Si Mn P N 要的作用 0.200.0035≤0.015≤0.01≤0.07≤0.004 2.2残余奥氏体形态和分布 将冷轧退火板线切割标距为50mm的拉伸试 利用电子背散射衍射对实验钢在650℃等温5 样，在TS810型万能材料试验机进行拉伸试验， h退火后不同冷却方式下的试样进行分析，结果如 测得实验钢的抗拉强度、断后延伸率等.主要试 图4所示.图4(a)和4(c)分别为炉冷和空冷试样 验参数设定为：拉伸力20kN,夹头位移速度2 电子背散射衍射的选取范围，图4(b)和4(d)则分6  · 741 ·  ( 20 GPa·%)  .   TWIP   (50∼70 GPa·%) CrNiMnSiAl  ( 25% )      [1].           .  [2]   BCC   FCC . Xu [3−4]  0.2C-5Mn    [5−6]  TRIP  .     .  0.2C-5Mn             . 1   1 .  500 kg      30 mm×100 mm×120 mm .   350 mm   .  1200  60 min   3 mm .  1150  800  400    90%.    350 mm /   36%  1.9 mm   650  5 h   1 .  1  ( ) Table 1 Chemical composition of tested steel % C Si Mn P S Al N 0.20 0.003 5 0.015 0.01 0.07 0.004   50 mm   MTS810      .    20 kN  2 mm·min−1  50 mm   0.3% . 1  Fig.1 Heat treatment for tested steel  ZEISS SUPRA 55       .     . 2  2.1    2 .  2(a)∼2(b)       .  2(c)∼2(d)  .       .    .      3 .   ()   ()            .  [7−8]    . 2.2   650  5 h     4 .  4(a)  4(c)    4(b)  4(d)