Nb+Ti-IF钢成形工艺及组织性能研究

论文摘要

IF钢又称为无间隙原子钢,属于第三代深冲钢,在汽车、机械等领域得到了广泛的应用。本文为探索其在铁素体区热变形工艺与组织性能关系,用Gleeble-1500热模拟试验机,针对Nb+Ti-IF钢在铁素体区进行了拉伸变形,在试验数据的基础上拟合了该钢在铁素体高温区流变应力峰值σ的解析表达式,建立了铁素体高温区压缩变形的功率耗散图和加工失稳图,并形成了铁素体高温区间的热加工图。为探索IF钢冷轧工艺与组织性能关系,论文采用一次冷轧制度和增加了中间退火工艺的二次冷轧制度进行了Nb+Ti-IF钢冷轧工艺试验,完成了酸洗、一次冷轧、中间退火、精整、二次冷轧、再结晶退火等工序,制备出尺寸规格为200×1000×（0.325～2.16）mm的IF钢板带。通过拉伸实验对板料的基本深冲力学性能进行了测试和计算。结果表明:二次冷轧工艺能获得相对一次冷轧工艺更优的力学性能,在同等变形程度下,二次冷轧退火后获得的塑性应变比值最高达到3.08,比一次冷轧提高了18%,在此基础上综合基本深冲力学性能参数对模拟深冲力学性能之一的极限拉深系数进行了预测。非线性参数拟合了三种硬化曲线数学模型,并得到了本试验用Nb+Ti-IF钢最优的加工硬化模型。用该模型揭示了不同冷轧工艺下板材的硬化能力:本试验中硬化能力相对较好的是首次冷轧60%,二次冷轧30%工艺对应的板料。通过金相和透射电子显微镜对IF钢的冷变形和退火组织进行了观察,随变形量的增加,变形愈趋均匀,再结晶后晶粒愈来愈细,二次冷轧工艺对应的退火组织总体更加均匀。在变形量大而且层错能较高的IF钢冷变形组织中,以刃位错为主的混合位错呈曲线分布在滑移带周围,并由于局域剪应力的存在,形成大量的排列很密的长条状的“剪切带”。通过X-射线衍射方法,测定了不同轧制工艺下板材主要织构分布。二次冷轧的形变织构的显著特征是<111>//ND织构相对中间退火得到了明显增强,增长最多的是{111} < 110>组分;α织构和γ织构的演变与第二次冷轧压下率之间没有简单的线性关系,但{001}织构几乎随着二次压下率的增加而增加。与一次冷轧后退火织构相比,二次冷轧退火织构有强度相对较低的{001}织构和较高的<111>//ND织构;在退火状态下,首次冷轧70%、二次冷轧20%的工艺对应的{111}与{001}面织构含量的比值最高,说明该工艺下退火态薄板测得的最高r值是准确的。本文研究获得的IF钢铁素体区热加工图、本构关系和二次冷轧优化工艺及该钢种在冷轧过程中的织构演变分析,丰富了超深冲钢理论,对生产具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 IF 钢的应用价值及应用前景
• 1.2 IF 钢的工艺研究及开发现状
• 1.2.1 IF 钢的研究进展
• 1.2.2 IF 钢的研究前景及存在的问题
• 1.3 IF 钢织构研究现状
• 1.3.1 IF 钢冷变形组织及织构
• 1.3.2 IF 钢再结晶织构
• 1.3.3 冷变形组织及织构对再结晶织构的影响
• 1.4 金属织构分析技术
• 1.4.1 金属板材织构
• 1.4.2 极图的定义及分析
• 1.4.3 ODF 的定义及分析
• 1.5 研究目的、研究内容及采取的研究方法
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 研究方法
• 1.6 主要创新点
• 2 Nb+Ti-IF 钢铁素体区热变形
• 2.1 实验材料和方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 差热分析试验测定相变点
• 2.1.3 Gleeble 热模拟试验
• 2.1.4 金相显微组织观察
• 2.2 实验结果
• 2.2.1 差热分析曲线测定
• 2.2.2 真应力-真应变曲线
• 2.2.3 变形后显微组织
• 2.3 变形条件对钢流变应力的影响
• 2.3.1 应变速率对流变应力的影响
• 2.3.2 温度对流变应力的影响
• 2.4 流变应力数学模型的建立
• 2.5 热加工图
• 2.6 本章小结
• 3 Nb+Ti-IF 钢大变形二次冷轧及显微组织分析
• 3.1 Nb+Ti-IF 钢大变形二次冷轧
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 实验材料及方案
• 3.1.3 实验结果及分析
• 3.2 二次冷轧工艺对显微组织的影响
• 3.2.1 实验方案
• 3.2.2 实验结果及分析
• 3.3 本章小结
• 4 二次冷轧工艺对深冲性能的影响及退火板的加工硬化行为
• 4.1 二次冷轧工艺对深冲性能的影响
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 实验方案
• 4.1.3 实验结果及分析
• 4.2 退火板的加工硬化行为
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 材料的强化模型
• 4.2.3 硬化及硬化机理
• 4.2.4 硬化曲线数学模型的建立
• 4.3 本章小结
• 5 二次冷轧工艺对织构演变的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验方案
• 5.3 实验结果及分析
• 5.3.1 实验结果
• 5.3.2 不同轧制工艺对冷轧变形织构演变的影响
• 5.3.3 不同轧制分配量对退火再结晶织构演变的影响
• 5.3.4 一次冷轧到二次冷轧的织构演变分析
• 5.4 讨论
• 5.4.1 再结晶的定向形核和选择生长机制
• 5.4.2 剪切带组织对二次冷轧后再结晶织构发展的影响
• 5.4.3 冷轧原始组织对织构发展的影响
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录