田星等：CSP流程钛微合金化高强钢的第二相粒子析出行为 ·43 的主要原因.大量研究表明，高强钢中沉淀相的尺寸、 础，复合添加微合金元素T,通过高的出炉温度1200~ 分布及析出规律对材料性能有重要的影响-。 1250℃保证Ti的固溶，终轧温度880~930℃，580~ 目前，虽然短流程热轧高强钢的开发已取得一些 640℃中温卷取，充分发挥析出强化作用.本文通过透 成果，但除珠钢外回，在CSP领域生产如此高强度钢 射电镜和物理化学相分析等技术，结合热力学计算分 材的报道较少.因而实验钢取自国内某钢厂，CSP生 析了高强钢中T的析出特征，并对比分析了Mo元素 产线如图1所示，成分体系采用低C-Si-Mn系为基 对高强钢析出行为的影响 L.摆剪 4.事故剪 7.精轧机组 2.旋转除磷机 5.除磷机 8.层流冷却 3.均热炉 6.立辊 9.卷取 F1- 图1CSP生产线示意图 Fig.1 Schematic diagram of a CSP line 表2高强钢的力学性能 1实验方法 Table 2 Mechanical properties of the high-trength steel 表1为高强钢的主要成分，实验样品厚度规格选 样品屈服强度/MPa抗拉强度MPa伸长率/%屈强比 取2mm.在板宽1/4处沿轧向截取拉伸试样，并根据 1# 705 762 15 0.93 国标GB/T228一2002，进行拉伸试验.通过光学显微 732 801 18 0.91 镜和扫描电镜对带钢的横向组织进行观察，并采用 EM-2010型透射电子显微镜及能谱分析实验钢的析 2.2显微组织 出粒子情况. 图2为高强钢的横向组织照片.从照片中发现1 通过物理化学相分析技术对析出粒子进行定量分 高强钢组织为多边形铁素体+少量贝氏体，平均晶粒 析.物理化学相分析采用KC低温电解及抽滤收集的 尺寸为3.2μm.加入Mo的2高强钢组织为针状铁素 方法获得钢中析出相，接着利用X射线衍射图谱鉴定 体+多边形铁素体+少量贝氏体，平均晶粒尺寸为 析出相的组成，然后采用化学溶解方法分离和定量测 2.6μm,2钢由于Mo的加入，组织更为细小，利于细晶 定析出相，最后用小角度散射定量测定析出相的粒度 强化作用.细晶强化是唯一提高材料强韧性的方法. 和质量分数 为了分析材料的细晶作用，采用Hall-Peteh公式： 表1高强钢的主要成分（质量分数） x =kd-in (1) Table 1 Main composition of the high-strength steel 式中：σ为细晶强化对屈服强度的贡献值：k为比例系 样品C Si Mn Ti N Mo 数，本文取l5.1N·mm32:d为晶粒直径，mm.经计算 1#0.050.201.50.10-0.130.00440.005 一 1钢和2钢的细晶强化作用分别为267MPa和 2#0.050.211.50.100.130.00500.0040.1 296 MPa. 2.3析出物特征 2实验结果 图3为高强钢中第二相粒子的透射电镜照片.从 图中发现两种高强钢中析出粒子分布较为均匀，形状 2.1力学性能 多呈球形或椭球形，但也有少量的长条状及其他不规 1和2高强钢的力学性能如表2所示.可以看出 则形状存在，析出粒子尺寸多为50nm以下，呈密集状 CSP工艺生产的高强钢具有良好的综合性能，屈服强 态，聚集性出现，50~100nm中等尺寸的析出粒子分布 度可以达到700MPa以上，并且有良好的塑性，含 较为弥散，同时两种高强钢中都有少量粒子尺寸在 0.1%Mo的2*高强钢的强度和塑性均略高于1高 100nm以上，多呈长条状. 强钢 在CSP工艺中，合金元素Ti没有先析出再部分重田 星等: CSP 流程钛微合金化高强钢的第二相粒子析出行为 的主要原因． 大量研究表明，高强钢中沉淀相的尺寸、 分布及析出规律对材料性能有重要的影响［7--8］． 目前，虽然短流程热轧高强钢的开发已取得一些 成果，但除珠钢外［9］，在 CSP 领域生产如此高强度钢 材的报道较少． 因而实验钢取自国内某钢厂，CSP 生 产线如图 1 所示，成分体系采用低 C--Si--Mn 系为基 础，复合添加微合金元素 Ti，通过高的出炉温度1200 ～ 1250 ℃保证 Ti 的固溶，终轧温度 880 ～ 930 ℃，580 ～ 640 ℃中温卷取，充分发挥析出强化作用． 本文通过透 射电镜和物理化学相分析等技术，结合热力学计算分 析了高强钢中 Ti 的析出特征，并对比分析了 Mo 元素 对高强钢析出行为的影响． 图 1 CSP 生产线示意图 Fig． 1 Schematic diagram of a CSP line 1 实验方法 表 1 为高强钢的主要成分，实验样品厚度规格选 取 2 mm． 在板宽 1 /4 处沿轧向截取拉伸试样，并根据 国标 GB / T 228—2002，进行拉伸试验． 通过光学显微 镜和扫描电镜对带钢的横向组织进行观察，并采用 JEM--2010 型透射电子显微镜及能谱分析实验钢的析 出粒子情况． 通过物理化学相分析技术对析出粒子进行定量分 析． 物理化学相分析采用 KCl 低温电解及抽滤收集的 方法获得钢中析出相，接着利用 X 射线衍射图谱鉴定 析出相的组成，然后采用化学溶解方法分离和定量测 定析出相，最后用小角度散射定量测定析出相的粒度 和质量分数． 表 1 高强钢的主要成分( 质量分数) Table 1 Main composition of the high-strength steel % 样品 C Si Mn Ti S N Mo 1# 0. 05 0. 20 1. 5 0. 10 ～ 0. 13 0. 0044 0. 005 — 2# 0. 05 0. 21 1. 5 0. 10 ～ 0. 13 0. 0050 0. 004 0. 1 2 实验结果 2. 1 力学性能 1# 和 2# 高强钢的力学性能如表 2 所示． 可以看出 CSP 工艺生产的高强钢具有良好的综合性能，屈服强 度可 以 达 到 700 MPa 以 上，并且有良好的塑性，含 0. 1% Mo 的 2# 高强 钢 的 强 度 和 塑 性 均 略 高 于 1# 高 强钢． 表 2 高强钢的力学性能 Table 2 Mechanical properties of the high-strength steel 样品 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 伸长率/% 屈强比 1# 705 762 15 0. 93 2# 732 801 18 0. 91 2. 2 显微组织 图 2 为高强钢的横向组织照片． 从照片中发现 1# 高强钢组织为多边形铁素体 + 少量贝氏体，平均晶粒 尺寸为 3. 2 μm． 加入 Mo 的 2# 高强钢组织为针状铁素 体 + 多边形铁素体 + 少量贝氏体，平均晶粒尺寸为 2. 6 μm，2# 钢由于 Mo 的加入，组织更为细小，利于细晶 强化作用． 细晶强化是唯一提高材料强韧性的方法． 为了分析材料的细晶作用，采用 Hall--Peteh 公式: σg = kd － 1 /2 ． ( 1) 式中: σg为细晶强化对屈服强度的贡献值; k 为比例系 数，本文取 15. 1 N·mm － 3 /2 ; d 为晶粒直径，mm． 经计算 1# 钢 和 2# 钢 的 细 晶 强 化 作 用 分 别 为 267 MPa 和 296 MPa． 2. 3 析出物特征 图 3 为高强钢中第二相粒子的透射电镜照片． 从 图中发现两种高强钢中析出粒子分布较为均匀，形状 多呈球形或椭球形，但也有少量的长条状及其他不规 则形状存在，析出粒子尺寸多为 50 nm 以下，呈密集状 态，聚集性出现，50 ～ 100 nm 中等尺寸的析出粒子分布 较为弥散，同时两种高强钢中都有少量粒子尺寸在 100 nm 以上，多呈长条状． 在 CSP 工艺中，合金元素 Ti 没有先析出再部分重 · 34 ·