.1466 北京科技大学学报 第35卷 采用650℃中间退火后进行冷轧的工艺来降低塑变 在冷轧及温轧退火后的钢板上切取标距为50 抗力，但此工艺退火时间较长，工序较复杂，影响 mm的拉伸试样，在MTS810型万能材料试验机进 效率.因此，对于冷轧中出现的问题，本文提出对 行拉伸试验.主要试验参数设定为：拉伸力20kN, 中锰TRP钢进行温轧的工艺，从而使问题得到很 夹头最大位移速度20 mm-min-1:轴向引伸仪标距 好地解决.温轧既有热变形时变形抗力小、塑性高 为50mm,引伸仪测量误差为0.3%；测试温度为室 及允许变形量大的优点；还兼具冷轧精度高和表面 温 光洁的特点，生产效率高，节约能源.尽管如此， 实验钢经电解抛光后采用ZEISS SUPRA55型 目前对于难变形金属温轧的研究并不多见，Aso0 热场发射扫描电镜观察组织形貌，用X射线衍射 等同对中碳TRIP钢进行了500℃温轧实验，结果 测定残余奥氏体的体积分数，利用电子背散射衍射 得到品粒尺寸为0.4um、强度1326MPa及总延伸 对残余奥氏体的分布、晶粒尺寸和品粒取向进行分 率23%的超细晶纳米TRP钢.可见，温轧对于中 析 锰TRP钢投入实际生产有重要的理论意义和生产 2 实验结果及分析 实用价值 本文在实验室条件下研究了不同温轧条件下 2.1变形温度对中锰钢流变应力的影响 变形抗力和塑性的变化规律，选择500和600℃ 马氏体组织具有较高的强度，如果在此状态下 进行温轧，从微观组织及力学性能上与冷轧后的实 对实验钢进行大变形量冷轧，必将具有较大的变形 验结果进行对比，并进一步通过分阶段拉伸的方法 抗力，对冷轧变形带来一定的困难.为此，本文对 对实验钢强化增塑机理进行探讨. 热轧后的试样在Gleeble-3500热模拟试验机上模拟 温变形，来研究温轧变形的可行性，试验测得的应 1实验材料及方法 力一应变曲线如图1所示.从图中可以看出，随 实验用的中锰钢化学成分如表1所示.采用 着变形温度的升高，峰值应力不断降低.中锰钢在 500kg真空感应电炉冶炼，浇注成铸锭，然后将 450℃时，流变应力为900MPa:随着变形温度的 铸坯锻造成尺寸为40mm×95mm×115mm的锻 升高，变形抗力显著降低，当温度升高为650℃时， 坯.热轧实验在北京科技大学高效轧制国家工程中 流变应力降低约为370MPa.因此，采用温轧显著 心350mm四辊的单机架可逆式热轧机上进行.将 降低了轧制过程中材料的变形抗力和轧制力. 坯料在箱式加热炉中加热到1200℃，保温1h,随 1000 450°C 后进行四道次轧制将坯料轧至12mm.开轧温度 800 1100℃，终轧温度1000℃，随后空冷.然后利用线 500°C 切割在板坯上取中8mm×l2mm的圆柱试样，并在 600 550°C Gleeble-3500热模拟试验机上以0.01s-1的应变速 600°C 400 650°℃ 率进行不同温度下(450,500,550,600,650℃的单 道次压缩变形，变形前对样品保温5min,变形量 200 为50%，测定不同温度变形条件下实验钢的流变应 力变化.利用上述结果，重新设计实验钢轧制方案 0.00.1 0.20.30.40.50.60.7 应变 如下：将坯料在箱式加热炉中加热到1200℃，保温 1h,随后进行7道次轧制将坯料轧至3mm.开轧 图1实验钢在不同温度下变形的应力-应变曲线 温度1100℃，终轧温度900℃，空冷后进行酸洗. Fig.1 Strain-stress curves of experimental steel at different 将酸洗后的钢板一部分直接进行冷轧至1.5mm:另 deformation temperatures 一部分在箱式加热炉中分别加热到550和650℃， 2.2退火前中锰钢的微观组织 保温2h后进行温轧，初轧温度600℃和500℃， 利用扫描电镜对退火前实验钢微观组织进行 最终板厚1.5mm,温轧变形量50%.最后再对冷轧 观察，结果如图2所示.图2(a)为实验钢的热轧 及温轧后的钢板在650℃进行5h的退火处理. 态组织，可以看出组织由许多一束束尺寸大致相同 表1实验钢化学成分（质量分数） 且平行排列的细小板条马氏体及马氏体板条内析出 Table 1 Chemical composition of experimental steel% 的细小碳化物组成，马氏体中心贫碳呈灰白色.图 Si Mn 2(b)为实验钢的冷轧态组织，冷轧后实验钢组织与 0.085 0.077 4.59 0.013 0.008 热轧态基本相同，仍为板条马氏体.图2(c)为实验· 1466 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 采用 650 ℃中间退火后进行冷轧的工艺来降低塑变 抗力，但此工艺退火时间较长，工序较复杂，影响 效率. 因此，对于冷轧中出现的问题，本文提出对 中锰 TRIP 钢进行温轧的工艺，从而使问题得到很 好地解决. 温轧既有热变形时变形抗力小、塑性高 及允许变形量大的优点；还兼具冷轧精度高和表面 光洁的特点，生产效率高，节约能源. 尽管如此， 目前对于难变形金属温轧的研究并不多见，Asoo 等 [5] 对中碳 TRIP 钢进行了 500 ℃温轧实验，结果 得到晶粒尺寸为 0.4 µm、强度 1326 MPa 及总延伸 率 23%的超细晶纳米 TRIP 钢. 可见，温轧对于中 锰 TRIP 钢投入实际生产有重要的理论意义和生产 实用价值. 本文在实验室条件下研究了不同温轧条件下 变形抗力和塑性的变化规律，选择 500 和 600 ℃ 进行温轧，从微观组织及力学性能上与冷轧后的实 验结果进行对比，并进一步通过分阶段拉伸的方法 对实验钢强化增塑机理进行探讨. 1 实验材料及方法 实验用的中锰钢化学成分如表 1 所示. 采用 500 kg 真空感应电炉冶炼，浇注成铸锭，然后将 铸坯锻造成尺寸为 40 mm×95 mm×115 mm 的锻 坯. 热轧实验在北京科技大学高效轧制国家工程中 心 350 mm 四辊的单机架可逆式热轧机上进行. 将 坯料在箱式加热炉中加热到 1200 ℃，保温 1 h，随 后进行四道次轧制将坯料轧至 12 mm. 开轧温度 1100 ℃，终轧温度 1000 ℃，随后空冷. 然后利用线 切割在板坯上取 φ8 mm×12 mm 的圆柱试样，并在 Gleeble-3500 热模拟试验机上以 0.01 s−1 的应变速 率进行不同温度下 (450, 500, 550, 600, 650 ℃的单 道次压缩变形，变形前对样品保温 5 min，变形量 为 50%，测定不同温度变形条件下实验钢的流变应 力变化. 利用上述结果，重新设计实验钢轧制方案 如下：将坯料在箱式加热炉中加热到 1200 ℃，保温 1 h，随后进行 7 道次轧制将坯料轧至 3 mm. 开轧 温度 1100 ℃，终轧温度 900 ℃，空冷后进行酸洗. 将酸洗后的钢板一部分直接进行冷轧至 1.5 mm；另 一部分在箱式加热炉中分别加热到 550 和 650 ℃， 保温 2 h 后进行温轧，初轧温度 600 ℃和 500 ℃， 最终板厚 1.5 mm，温轧变形量 50%. 最后再对冷轧 及温轧后的钢板在 650 ℃进行 5 h 的退火处理. 表 1 实验钢化学成分 (质量分数) Table 1 Chemical composition of experimental steel % C Si Mn P S 0.085 0.077 4.59 0.013 0.008 在冷轧及温轧退火后的钢板上切取标距为 50 mm 的拉伸试样，在 MTS810 型万能材料试验机进 行拉伸试验. 主要试验参数设定为：拉伸力 20 kN， 夹头最大位移速度 20 mm·min−1；轴向引伸仪标距 为 50 mm，引伸仪测量误差为 0.3%；测试温度为室 温. 实验钢经电解抛光后采用 ZEISS SUPRA 55 型 热场发射扫描电镜观察组织形貌，用 X 射线衍射 测定残余奥氏体的体积分数，利用电子背散射衍射 对残余奥氏体的分布、晶粒尺寸和晶粒取向进行分 析. 2 实验结果及分析 2.1 变形温度对中锰钢流变应力的影响 马氏体组织具有较高的强度，如果在此状态下 对实验钢进行大变形量冷轧，必将具有较大的变形 抗力，对冷轧变形带来一定的困难. 为此，本文对 热轧后的试样在 Gleeble-3500 热模拟试验机上模拟 温变形，来研究温轧变形的可行性，试验测得的应 力 − 应变曲线如图 1 所示. 从图中可以看出，随 着变形温度的升高，峰值应力不断降低. 中锰钢在 450 ℃时，流变应力为 900 MPa；随着变形温度的 升高，变形抗力显著降低，当温度升高为 650 ℃时， 流变应力降低约为 370 MPa. 因此，采用温轧显著 降低了轧制过程中材料的变形抗力和轧制力. 图 1 实验钢在不同温度下变形的应力 – 应变曲线 Fig.1 Strain-stress curves of experimental steel at different deformation temperatures 2.2 退火前中锰钢的微观组织 利用扫描电镜对退火前实验钢微观组织进行 观察，结果如图 2 所示. 图 2(a) 为实验钢的热轧 态组织，可以看出组织由许多一束束尺寸大致相同 且平行排列的细小板条马氏体及马氏体板条内析出 的细小碳化物组成，马氏体中心贫碳呈灰白色. 图 2(b) 为实验钢的冷轧态组织，冷轧后实验钢组织与 热轧态基本相同，仍为板条马氏体. 图 2(c) 为实验