冷軋壓下率和發(fā)藍(lán)溫度對(duì)Nb強(qiáng)化捆帶鋼組織與性能的影響

楊冀

摘 要：采用不同的冷軋壓下率和發(fā)藍(lán)溫度制備Nb強(qiáng)化捆帶鋼，分別對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試、顯微組織和氧化膜厚度分析。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用較大的冷軋壓下率的捆帶鋼冷硬組織更加細(xì)小，經(jīng)過同樣工藝制度進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理后，大壓下率制備的捆帶鋼抗拉強(qiáng)度更高；發(fā)藍(lán)處理溫度越高捆帶鋼抗拉強(qiáng)度越低，氧化層的厚度越高，當(dāng)發(fā)藍(lán)處理溫度為600 ℃時(shí)，氧化層厚度為710 nm。

關(guān)鍵詞：捆帶鋼；顯微組織；力學(xué)性能

EFFECT OF COLD ROLLING REDUCTION AND BLUING TEMPERATURE ON MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF NB STRENGTHENED STRIPPING STEEL

Yang Ji

（Shougang Jingtang Iron&Steel Co. Ltd， Tangshan 063200，China）

Abstract：Nb strengthened stripping steel was prepared with different rolling reduction and bluing temperature， and then its tensile properties were tested and its microstructure was characterized. The experimental results show that the cold and hard structure of the stripping steel with higher cold rolling reduction rate is finer， and the tensile strength of the stripping steel with higher reduction rate is higher after blue treatment under the same process system; The higher the bluing temperature， the lower the tensile strength of the stripping steel， but the higher the thickness of the oxide layer. When the bluing temperature is 600 ℃， the thickness of the oxide layer is 710 nm.

Key words：stripping steel; microstructure; mechanical property

0 前 言

捆帶鋼是一種工業(yè)包裝材料，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色金屬、建材、輕紡織品等領(lǐng)域的包裝捆扎，不僅對(duì)材料的抗拉強(qiáng)度和延伸率有較高要求，也對(duì)材料的耐環(huán)境腐蝕性能有較高要求，此外還要求材料具有較好的經(jīng)濟(jì)性[1-3]。Nb強(qiáng)化捆帶鋼屬于低碳微合金鋼，合金成分對(duì)性能的影響非常大，其中Nb元素能與鋼中的碳、氮元素形成細(xì)小、彌散的碳化物和碳氮化物，能有效的細(xì)化晶粒尺寸，具有較好的細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用，能有效改善捆帶鋼的強(qiáng)韌性[4]。此外，Nb能有效提高再結(jié)晶溫度，對(duì)鋼材的耐高溫性能有較大改善。在軋制過程中，不同的軋制和熱處理工藝制度對(duì)捆帶鋼性能的影響非常大，尤其是軋制溫度、道次壓下率、冷卻工藝、發(fā)藍(lán)處理溫度等，需要充分結(jié)合鋼種的化學(xué)成分特性，制定合理的生產(chǎn)控制工藝制度。

本文研究的980 KD高強(qiáng)度捆帶鋼，采用的是低C含Nb的成分體系，以不同厚度的熱軋含Nb鋼卷為基料，分別采用不同壓下率和發(fā)藍(lán)溫度，生產(chǎn)的冷軋捆帶鋼的成品厚度為0.9 mm。重點(diǎn)分析研究冷軋壓下率和發(fā)藍(lán)溫度對(duì)捆帶鋼的性能和顯微組織的影響，以便能為工業(yè)生產(chǎn)提供合適工藝參考。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)材料采用熱軋態(tài)Nb強(qiáng)化捆帶鋼，厚度分別為2.5 mm和3 mm，其化學(xué)成分如表1所示。熱軋板生產(chǎn)工藝如表2所示，鋼坯冷裝入爐，出爐溫度控制在1 220 ～ 1 270 ℃，在再結(jié)晶器區(qū)進(jìn)行大壓下率軋制，粗軋出口溫度控制在1 070 ℃，終軋溫度控制在880 ℃，經(jīng)快速冷卻后，鋼板卷取溫度在620℃左右，熱軋過程中整體工藝控制在較合適的范圍內(nèi)，為后續(xù)冷軋?zhí)峁┝溯^好的基板。

冷軋和發(fā)藍(lán)處理工藝對(duì)捆帶鋼的最終性能的影響很大。為研究不同冷軋壓下率對(duì)捆帶鋼組織與性能的影響，分別將2.5 mm和3.0 mm兩種不同厚度熱軋板軋制到0.9 mm（如表3所示），然后將冷軋后的鋼板分別選取三個(gè)不同的溫度（500、550 和600 ℃）進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，并保溫1 min，再以10 ℃/S速度冷卻至室溫。對(duì)不同工藝下生產(chǎn)的冷軋捆帶鋼樣品，分別取樣進(jìn)行拉伸性能測(cè)試和顯微組織分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

采用兩種不同厚度的Nb強(qiáng)化熱軋捆帶鋼板基料，經(jīng)不同壓下率冷軋壓下到0.9 mm后，其冷硬卷的拉伸性能如表4所示。可見，隨著軋制變形率的增大，捆帶鋼屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有所增加，延伸率則下降。冷軋壓下率由62.5%提高到70.0%時(shí)，平均屈服強(qiáng)度由1 052 MPa提高到1 130 MPa，平均抗拉強(qiáng)度由1 072 MPa提高到1 158 MPa，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高了7%-8%，但延伸率A80卻降低了53%，材料的塑性下降明顯。

采用不同的冷軋壓下率生產(chǎn)的冷硬鋼卷的顯微組織如圖1所示，可見，隨著變形量的增加，晶粒不斷拉長(zhǎng)細(xì)化，晶粒內(nèi)部畸變能越大，再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力也越大，形核和長(zhǎng)大速率提高，晶粒尺寸越細(xì)小，晶粒內(nèi)部位錯(cuò)密度越大，鋼材的強(qiáng)度也隨之提高。冷軋壓下率為70.0%的捆帶鋼平均晶粒尺寸明顯小于壓下率為64.0%的捆帶鋼平均晶粒尺寸。

冷軋后的捆帶鋼，再進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，即采用500 ℃～ 600 ℃的半退火工藝，使冷變形后的亞穩(wěn)定態(tài)組織向穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，同時(shí)在捆帶鋼表面形成一層較為致密的氧化膜，提高材料服役過程中的耐蝕性能。不同發(fā)藍(lán)處理后的捆帶鋼拉伸性能如表5所示，可見，在相同的發(fā)藍(lán)溫度下，冷軋壓下率較高的捆帶鋼抗拉強(qiáng)度均高于較低冷軋壓下率的捆帶鋼，且隨著發(fā)藍(lán)溫度越高強(qiáng)度相差越大；斷后延伸率跟強(qiáng)度有著直接相關(guān)性，強(qiáng)度越高則延伸率A80值越低，發(fā)藍(lán)處理溫度越高再結(jié)晶回復(fù)程度越充分，冷變形金屬基體內(nèi)變形儲(chǔ)能逐漸釋放，鋼材的強(qiáng)度則顯著下降，塑性大大提高。因此，為提高捆帶鋼的綜合性能，擴(kuò)大生產(chǎn)工藝窗口，應(yīng)采用較大冷軋壓下率，并適當(dāng)提高發(fā)藍(lán)溫度。

對(duì)壓下率為70.0%的捆帶鋼分別在500、550和600 ℃進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，冷卻到室溫后，觀察其顯微組織如圖2所示。可見，其捆帶鋼的組織均為冷軋拉長(zhǎng)的纖維狀，主要由鐵素體+珠光體+少量殘余奧氏體組成，為不完全再結(jié)晶組織，且隨著發(fā)藍(lán)溫度的升高，再晶界回復(fù)越明顯。

捆帶鋼在500、550和600 ℃下發(fā)藍(lán)的氧化膜組織形態(tài)如圖3所示，可見，隨著發(fā)藍(lán)溫度升高，捆帶鋼表層氧化膜的厚度越厚越致密，鋼材的耐蝕性能越好。經(jīng)測(cè)量，發(fā)藍(lán)溫度為500、550和600 ℃的捆帶鋼氧化層厚度分別為440、520和820 nm。

3 結(jié) 論

本文研究了一種含Nb高強(qiáng)度捆帶鋼的冷軋和發(fā)藍(lán)處理工藝，發(fā)現(xiàn)在相同的發(fā)藍(lán)溫度下，冷軋壓下率較高的捆帶鋼抗拉強(qiáng)度提高較大，且隨著發(fā)藍(lán)溫度越高強(qiáng)度提高越大；延伸率跟強(qiáng)度有著直接相關(guān)性，發(fā)藍(lán)處理溫度越高，鋼材的強(qiáng)度則顯著下降，塑性大大提高，延伸率A80改善越明顯；發(fā)藍(lán)處理溫度越高，捆帶鋼表層氧化膜越厚越致密，耐蝕性能越好。工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，為保障生產(chǎn)的靈活性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，應(yīng)采用較大冷軋壓下率，并適當(dāng)提高發(fā)藍(lán)溫度。

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