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