超高强低碳硅锰冷轧双相钢的回火组织和力学性能研究

浙江宏盛特钢有限公司将硅锰钢轧硬材在临界区加热保温后水冷，获得抗拉强度超过1100Mpa的铁素体+马氏体双相钢。研究了不同温度回火后，该双相钢组织和力学性能的变化。结果表明，低碳硅锰冷轧双相钢随着回火温度的提高，强度逐渐下降而伸长率增加。在200~300℃回火，强度性能下降不多但伸长率大大提高，而且屈强比低，有利于获得较好的综合性能（抗拉强度大于1000Mpa，总伸长率接近14%）。在回火温度超过300℃时，马氏体岛内孪晶晶界变得模糊，回火温度达到600℃时，马氏体岛分解比较完全，分解为粗大渗碳体球化颗粒。超过300℃回火后，应力应变曲线出现不连续屈服，而且随着回火温度增加屈服平台逐渐伸长。

双相钢主要是由铁素体基体和均匀分布的马氏体强化相组成，双相钢的强度主要由马氏体相的体积分数决定。这种钢具有强度高、屈强比低、初始加工硬化速率高及强度和塑性匹配较好的特点，满足了汽车用钢高强度和轻量化要求，因而在汽车结构用钢中比重越来越大。根据国际钢铁协会组织项目研究，在代表汽车用钢未来发展方向的新车型中，相变强化的双相钢占整个结构用钢的74%左右。目前冷轧双相钢带一般采用连续退火机组生产，其工艺特点是临界区保温，两段式（缓冷段和快冷段）冷却和过时效处理。国内大型连退机组一般采用辊冷或气体喷射的冷却方式，在生产相变强化的高强钢时，由于冷却能力不足而不得不添加较多的合金元素，因而给生产带来困难。采用水淬的冷却方式可以使钢带在添加少量合金元素的条件下，由于获得极大的冷却速度而有利于马氏体充分形成，而且水淬可以增加固溶碳的过饱和浓度，从而增加碳化物析出的驱动力。已有不少学者对双相钢的回火或时效特性作了研究。沈显璞发现碳素双相钢低温回火后，强度明显下降，延性改善；宏盛特钢认为过时效温度对双相钢力学性能影响很大，较高过时效温度下马氏体岛的分解可能是屈强比大幅升高的主要原因。低碳硅锰冷轧双相钢的硅、锰元素含量较高，冷轧大变形后晶粒组织较细，通过临界区保温后水淬冷却获得的双相组织析出动力较大，因而这种钢回火性能与其它双相钢有一定差异。浙江宏盛特钢有限公司研究了超高强低碳硅锰冷轧双相钢在不同回火温度后的组织变化和对力学性能的影响。

试验采用厚度为1.4mm的低碳硅锰冷轧双相钢的轧硬材，主要化学成分。该轧硬材的前道工序为：炼钢连铸后热轧，轧制在宝钢2050热轧生产线进行，终轧厚度约为4.0mm，轧制温度范围为850~890℃，水冷后在约560℃卷曲，冷轧在宝钢2030轧生产线进行，轧制变形量约为65%，在轧出口取轧硬材样板。将样板表面清洁后置于NCPE-27型盐浴炉中，在780℃加热并保温5min，水淬冷却至室温。经双相临界区热处理后的样板置于通�；ば云宓腘CPE-25型电炉中，分别在l00℃、200℃、300℃、400℃、500℃和600℃回火保温l0min。金相试样经数次2%硝酒精腐蚀及抛光后，用Lepera试剂（1%偏重亚钠水溶液和4%苦味溶液混合）腐蚀约12秒，在Leica正置式光学显微镜下观察金相显微组织，并用LeicaOwin软件测定马氏体体积含量。金相试样经4%酒精腐蚀约20秒，用S4200场发射扫描电镜观察两相组织的变化。在JEM-200CX型透射电镜观察其低温和中温回火后显微组织，透射电镜观察试样采用10%高氯酒精溶液双喷减薄制取。拉伸力学性能测试采用JIS5号板状拉伸试样（垂直轧制方向），在SCL132型（500kN）试验机上进行。采用MVK-H21型显微硬度计测定试样的维氏显微硬度，测量采用300g载荷砝码，加载时间15秒。

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