D0I:10.13374/i.i8sm1001-t53.2010.01.018 第32卷第1期 北京科技大学学报 Vol 32 No 1 2010年1月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijng Jan 2010 含钒超细晶双相钢的细化机制 田志强唐荻江海涛曾明 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京100083 摘要利用铁素体十马氏体十贝氏体的初始显微组织结合冷轧和连续退火的方法达到了细化晶粒的目的，通过这种方式 制备的双相钢中有63.8%的铁素体晶粒尺寸分布于0.5~1“m有5%的马氏体晶粒尺寸分布于0.5~1m:针对该现象研 究了基于铁素体+马氏体+贝氏体初始显微组织含钒超细晶双相钢的晶粒细化机制·分析认为，细化机制主要有三个方面： 第一是形变对显微组织的细化，包括为了得到铁素体十马氏体十贝氏体的初始显微组织而进行的热轧和冷轧：第二是冷轧态 显微组织的再结晶和快速奥氏体化：第三是钒的析出物阻碍奥氏体的长大 关键词双相钢：超细晶；钒：细化机制 分类号TG142.1 Refinem ent m echan ism of ultrafine gra in vanad ium -con ta in ing dual phase steel TIAN Zhi-qiang TANG Di JIANG Hai-tao ZENG M ing National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technobgy University of Science and Technolgy Beijing Beijing 100083 China ABSTRACT Dual phase steel w ith 63.8%of ferrite grains and 53%ofmartensite grains in the size distrbution of0.5 to 1"m was produced through adopting the nitialm icrostructure of ferrite bainite and martensite in canbination with the col rolling and contnu- ous annealing process The grain refin ing mechan ism of vanadim"contain ing dual phase steel based on the in itialm icrostnucture of fer rite martensite and bainite was investigated It is found that he refining theory mainly has three aspects (1)m icrostructure refine- ment by defomation inclding hot rolling and cold molling for the mnitialm icrostructure of ferrite martensite and banite (2)recrystal- lization and rapid austenitization of the as"col rolled m icrostnuctures and (3)vanadim precipitation preventing austenite from grow ing up KEY W ORDS dual phase steel ultrafine grain vanadim:refmement mechanism 进入21世纪，由于环境、能源和安全的要求更 化既有效地提高了钢的强度，又减少了合金元素的 高，钢铁在汽车行业中的应用又面临着铝、镁等材料 成本，人们在超细晶钢方面做了大量工作，但对于 的激烈竞争，所有的研究和开发工作集中在开发新 超细晶钢的晶粒尺寸没有统一的规定.日本等国在 型的超高强度钢方面，作为超轻钢车体计划配套的 提出超级钢概念时，提出了研发超细晶钢(ultra fine 新型钢板，如双相钢(DP)、相变诱导塑性钢 grain steel)),超细晶的目标是将晶粒尺寸从传统的 (TRP)、李晶诱导塑性钢(TWP)和含B超高强钢， 几十微米大小细化一个数量级，目标是达到1 双相钢是兼有高强度和良好成形性的理想汽车用钢 2m,而国内基本上定义晶粒尺寸小于5Hm的为超 板，在美国的PNGV(Partnership for a New Genera~ 细晶钢3. tion of Vehicles)项目中，DP钢单车用量为 人们也把超细晶的概念引入到双相钢中，迄今 162.25k5占车体高强钢总质量的74.3%1-).可 为止制备超细晶双相钢的方法主要有等径角压缩 以看出双相钢是目前可应用的最具前途的汽车用 (equal channel angular pressing ECAP)十双相区淬 钢板 火A-)、应变诱导相变工艺(strain induce transfoma- 提高钢强度的最有效方法是细化晶粒，细晶强 tion SIFR)、,过冷奥氏体动态相变工艺-)，冷轧 收稿日期：2009-05-14 作者简介：田志强(1979)，男，博士研究生：唐获(1955男，教授，博士生导师，E mail tangd@nemar ust山ed:cm第 32卷 第 1期 2010年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．1 Ｊａｎ．2010 含钒超细晶双相钢的细化机制 田志强 唐 荻 江海涛 曾 明 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心‚北京 100083 摘 要 利用铁素体 ＋马氏体 ＋贝氏体的初始显微组织结合冷轧和连续退火的方法达到了细化晶粒的目的‚通过这种方式 制备的双相钢中有 63∙8％的铁素体晶粒尺寸分布于 0∙5～1μｍ‚有 53％的马氏体晶粒尺寸分布于 0∙5～1μｍ．针对该现象研 究了基于铁素体 ＋马氏体 ＋贝氏体初始显微组织含钒超细晶双相钢的晶粒细化机制．分析认为‚细化机制主要有三个方面： 第一是形变对显微组织的细化‚包括为了得到铁素体 ＋马氏体 ＋贝氏体的初始显微组织而进行的热轧和冷轧；第二是冷轧态 显微组织的再结晶和快速奥氏体化；第三是钒的析出物阻碍奥氏体的长大． 关键词 双相钢；超细晶；钒；细化机制 分类号 ＴＧ142∙1 Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆｕｌｔｒａｆｉｎｅ-ｇｒａｉｎｖａｎａｄｉｕｍ-ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｕａｌｐｈａｓｅｓｔｅｅｌ ＴＩＡＮＺｈｉ-ｑｉａｎｇ‚ＴＡＮＧＤｉ‚ＪＩＡＮＧＨａｉ-ｔａｏ‚ＺＥＮＧＭｉｎｇ ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＲｏｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｄｕａｌｐｈａｓｅｓｔｅｅｌｗｉｔｈ63∙8％ ｏｆｆｅｒｒｉｔｅｇｒａｉｎｓａｎｄ53％ ｏｆｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｇｒａｉｎｓｉｎｔｈｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ0∙5ｔｏ1μｍｗａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｅｒｒｉｔｅ‚ｂａｉｎｉｔｅａｎｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｉｎｕ- ｏｕｓａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｖａｎａｄｉｕｍ-ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｕａｌｐｈａｓｅｓｔｅｅｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｅｒ- ｒｉｔｅ‚ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅａｎｄｂａｉｎｉｔｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｆｉｎｉｎｇｔｈｅｏｒｙｍａｉｎｌｙｈａｓｔｈｒｅｅａｓｐｅｃｔｓ：（1） ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｅｆｉｎｅ- ｍｅｎｔｂｙｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｅｒｒｉｔｅ‚ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅａｎｄｂａｉｎｉｔｅ；（2） ｒｅｃｒｙｓｔａｌ- ｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｒａｐｉｄａｕｓｔｅｎｉｔｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｓ-ｃｏｌｄｒｏｌｌｅｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ａｎｄ（3） ｖａｎａｄｉｕｍｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇａｕｓｔｅｎｉｔｅｆｒｏｍｇｒｏｗｉｎｇｕｐ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｄｕａｌｐｈａｓｅｓｔｅｅｌ；ｕｌｔｒａｆｉｎｅｇｒａｉｎ；ｖａｎａｄｉｕｍ；ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ 收稿日期：2009--05--14 作者简介：田志强 （1979— ）‚男‚博士研究生；唐 荻 （1955— ）‚男‚教授‚博士生导师‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｔａｎｇｄｉ＠ｎｅｒｃａｒ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 进入 21世纪‚由于环境、能源和安全的要求更 高‚钢铁在汽车行业中的应用又面临着铝、镁等材料 的激烈竞争‚所有的研究和开发工作集中在开发新 型的超高强度钢方面‚作为超轻钢车体计划配套的 新型 钢 板‚如 双 相 钢 （ＤＰ）、相 变 诱 导 塑 性 钢 （ＴＲＩＰ）、孪晶诱导塑性钢 （ＴＷＩＰ）和含 Ｂ超高强钢． 双相钢是兼有高强度和良好成形性的理想汽车用钢 板‚在美国的 ＰＮＧＶ （ＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐｆｏｒａＮｅｗＧｅｎｅｒａ- ｔｉｏｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅｓ） 项 目 中‚ＤＰ 钢 单 车 用 量 为 162∙25ｋｇ‚占车体高强钢总质量的 74∙3％ ［1--2］．可 以看出双相钢是目前可应用的最具前途的汽车用 钢板． 提高钢强度的最有效方法是细化晶粒．细晶强 化既有效地提高了钢的强度‚又减少了合金元素的 成本．人们在超细晶钢方面做了大量工作‚但对于 超细晶钢的晶粒尺寸没有统一的规定．日本等国在 提出超级钢概念时‚提出了研发超细晶钢 （ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｇｒａｉｎｓｔｅｅｌ）‚超细晶的目标是将晶粒尺寸从传统的 几十微米大小细化一个数量级‚目标是达到1～ 2μｍ‚而国内基本上定义晶粒尺寸小于5μｍ的为超 细晶钢 ［3］． 人们也把超细晶的概念引入到双相钢中‚迄今 为止制备超细晶双相钢的方法主要有等径角压缩 （ｅｑｕａｌｃｈａｎｎｅｌａｎｇｕｌａｒｐｒｅｓｓｉｎｇ‚ＥＣＡＰ） ＋双相区淬 火 ［4--5］、应变诱导相变工艺 （ｓｔｒａｉｎｉｎｄｕｃｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａ- ｔｉｏｎ‚ＳＩＴＲ） ［6］、过冷奥氏体动态相变工艺 ［7--8］、冷轧 DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．01．018