冷轧板热处理工艺优化实验范文

摘要:

采用正交试验的方法确定两相区温度、冷却速率、过时效温度对DP590冷轧板组织性能的影响。实验结果表明:冷却速率为30℃/s，过时效温度为330℃时，奥氏体相变成马氏体的量大大减少;DP590最佳热处理工艺为两相区温度780℃、快冷速率60℃/s、过时效温度280℃。

关键词:

冷轧板;双相钢;热处理;正交试验

采用先进高强钢板代替传统低碳钢板以减轻车身重量，降低油耗和污染，已经成为汽车发展的主要趋势。作为一种先进高强钢，双相钢在汽车工业中的应用日益广泛〔1－2〕。采用先进高强钢板代替传统低碳钢板以减轻车身重量，降低油耗和污染，已经成为汽车发展的主要趋势〔3〕。双相钢作为一种汽车用先进高强钢，兼顾了成型性能与强度〔4－7〕。对于冷轧双相钢，热处理工艺参数的变化对其最终组织性能有很大影响〔8〕。为了确定最优热处理工艺参数，本文采用正交试验的方法〔9－10〕，利用CAS－300Ⅱ型连退模拟试验机进行退火实验，并分析其组织性能，寻求各个试验参数的最优水平组合，减少实验次数，确定最优工艺，指导双相钢的生产。

1实验材料和正交试验方案

1．1实验材料本实验采用某冷轧厂提供的1．4mm厚的DP590冷硬板，根据CAS－300连续光亮退火模拟实验机的要求制成500mm×150mm标准样。其化学成分(质量分数/%)如表1所示。

1．2正交试验方案本实验选取两相区温度、冷却速率、过时效温度这三个对组织性能影响较大的工艺参数为实验因素。其中两相区温度选取780℃、800℃、820℃三个水平，快冷速率选取30℃/s、60℃/s、100℃/s三个水平，过时效温度选取250℃、280℃、330℃三个水平，进行三因素三水平正交试验。其他工艺参数:加热速率30℃/s;缓冷速率2℃/s;快冷开始温度680℃;过时效时间400s。表3中第二、三、四列中数字为各因素的水平，一共进行9组实验。从表3中可以看到:(1)任一列的各水平出现次数相等。(2)任一列的各水平都出现，使得部分试验中包括了所有因素的所有水平。(3)任两列所有水平组合都出现，使任意两因素间的试验组合为全面试验。(4)任两列间所有水平组合出现次数相等，使得任一因素各水平的试验条件相同。这就保证了在每列因素各水平的效果中，最大限度地排除了其他因素的干扰。从而可以综合比较该因素不同水平对试验指标的影响情况。另一方面，由于正交表的正交性，正交试验的试验点必然均衡地分布在全面试验点中，具有很强的代表性。因此，部分试验寻找的最优条件与全面试验所找的最优条件，应有一致的趋势。因此，所设计的9组实验代表性强，能够较好地反映全面试验的情况。

2实验结果与分析

2．1显微组织图1为实验钢经4%硝酸酒精溶液腐蚀后的显微组织图片，其中灰黑色的为马氏体组织，白色的为铁素体基体。从图中可以看到，不同方案下，实验钢的两相组织有一定区别，马氏体晶粒大小也有明显区别。其中，1号实验钢马氏体晶粒较为细小，呈岛状分布于铁素体基体间。

3号实验钢马氏体体积分数较小，约为17%，这是由于冷却速率小(30℃/s)，过时效温度高(330℃)使得奥氏体相变成马氏体的量大大减少。从图中还可以看到，4号实验钢的马氏体相体积分数最大，约为27%。图2为实验钢经Lepera试剂腐蚀后的金相照片，其中灰色的为马氏体组织，灰黑色的为铁素体基体。从图中可以看到，不同方案下，马氏体晶粒大小以及形貌有明显区别。1号实验钢马氏体晶粒最为细小，呈岛状分布于铁素体基体间，这主要是由于1号实验钢退火温度低，因此奥氏体晶粒来不及长大，晶粒较为细小，加之过时效温度低，使马氏体晶粒细小。

2．2力学性能表4为正交试验方案下各实验钢力学性能参数，综合表中各实验钢的力学性能参数，可以得到4号实验钢的综合力学性能最优秀，其屈强比低，强度高，延伸率好，其热处理工艺参数为:两相区温度780℃、快冷速率60℃/s、过时效温度280℃。

3结论

(1)3号实验钢冷却速率小(30℃/s)，过时效温度高(330℃)使得奥氏体相变成马氏体的量大大减少。4号实验钢的马氏体相体积分数最大，约为27%。1号实验钢退火温度低(780℃)，且过时效温度低(250℃)，使马氏体晶粒细小。(2)4号实验钢屈强比低，强度高，延伸率好，综合性能最为优异。其热处理工艺参数为:两相区温度780℃、快冷速率60℃/s、过时效温度280℃。

参考文献

〔1〕Chang－shengLi，Zhen－xingLi，Yi－mingCen，BiaoMa，GangHuo．Microstructureandmechanicalpropertiesofdualphasestripsteelintheoveragingprocessofcontinuousannealing〔J〕．MaterialsScience＆EngineeringA，2015，627，281－289．

〔2〕霍刚，李振兴，岑一鸣，李国栋．DP590冷轧板热处理的组织和性能〔J〕．东北大学学报(自然科学版)，2013，34(7):945－947．

〔3〕马鸣图，吴宝榕等．双相钢－物理和力学冶金〔M〕．北京:冶金工业出版社，1988．6．

〔4〕ManabuTakahashi，DevelopmentofHighStrengthSteelsforAutomobile〔J〕．NipponSteelTechnicalReport，2003，6(88):2－7．

〔5〕WycliffeP．Microanalysisofdualphasesteels〔J〕．ScriptaMetallurgica，1984，18(4):327－332．

〔6〕BuzzichelliG．AnelliE．PresentstatusandperspectivesofEuropeanresearchinthefieldofadvancedstructuralsteels〔J〕．ISIJIn-ternational，2002，42(12):1354－1363．

〔7〕王利等．汽车轻量化与先进的高强度钢板〔J〕．宝钢技术，2003，(5):53－59．

〔8〕杨贵敏．DP590冷轧双相钢组织性能研究〔D〕．沈阳:东北大学，2010．

〔9〕刘瑞江，张业旺，闻崇炜，汤建．正交试验设计和分析方法研究〔D〕．实验技术与管理，2010，27(9):52－55．

〔10〕董如何，肖必华，方永水．正交试验设计的理论分析方法及应用〔J〕．安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，2004，6(12):103－106．

作者：霍刚 金鑫 李振兴 李长生 单位：本钢第三冷轧厂 东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室