超低碳(Ti+Nb)?IF钢组织性能和织构的研究
【摘要】 研究了冷轧总压下率和退火温度对(Ti+Nb)?IF钢组织性能的影响，并采用EBSD技术对织构进行了分析。结果表明：当冷轧总压下率达到75％时，高温退火后r值可达到1?80以上，并随压下率的增大而上升；到85％时，r值达到最大值2?10左右，当冷轧总压下率达到90％时，r值开始下降。钢热轧板经80％压下率冷轧后，退火温度低于850℃时，r值随退火温度的上升而上升；850℃以上退火时，r值受退火温度影响不明显，r值保持在1?95左右。EBSD织构分析结果表明，经75％以上的大压下率冷轧后，再经850℃以上高温退火后，(Ti+Nb)?IF钢具有强烈的γ纤维织构。
【关键词】 (Ti+Nb)?IF钢 冷轧 退火 值 织构
Abstract: The effects of cold rolling reduction, annealing temperature on microstructure and properties of (Ti+Nb)?IF Steel were studied. And the texture was analyzed by EBSD technique. The results show that, when total cold rolling reduction reaches 75％, the r value can reach above 1?80 after annealing at high temperature and increases with the cold rolling reduction growth until 85％, the r value reaches to 2?10, then r value begins to decrease when total cold rolling reduction reaches 90％. After the (Ti+Nb)?IF steel hot rolling sheets were cold rolled by 80％ reduction, at the annealing temperature below 850℃, the r value increases with annealing temperature growth. The effects of annealing temperature on r value are not marked when annealing temperature is above 850℃, then the r value maintains at about 1?95. The results of EBSD show that (Ti+Nb)?IF steel has intensive γ?fibre texture after cold rolled by above 75% reduction and annealed above 850℃.
Key words: (Ti+Nb)?IF steel; cold rolling; annealing; r value; texture
IF钢（Interstitial Free Steel），即无间隙原子钢，是在超低碳钢（C<0?005％，N<0?003％）中加入一定量的Ti、Nb，使钢中C、N原子被固定成碳化物、氮化物，而钢中无间隙原子存在，从而使钢具有非时效性和超深冲性。对IF钢的研究虽然很多，但多集中在Ti?IF钢，对于(Ti+Nb)?IF钢的研究并不多，本文研究了冷轧总压下率和退火温度对(Ti+Nb)?IF钢组织性能的影响，采用EBSD技术对织构进行了分析。
1实验材料和方法
实验钢采用真空感应炉冶炼，在两辊可逆热轧实验机上进行热轧实验，加热温度1200℃，开轧温度1150℃，终轧温度≥900℃，经五道次热轧后厚度为4 mm，热轧板经酸洗后在四辊双机架冷轧实验机上进行冷轧，冷轧总压下率为75％、80％、85％和90％。在RYY?5?12外热式盐浴炉中进行模拟连续退火。退火温度为：810℃、830℃、850℃、890℃和910℃，退火保温时间为80 s。实验钢的化学成分如表1。采用MTS810试验机测量力学性能，采用背散射衍射（EBSD）技术分析冷轧退火薄板的织构。表1实验钢的化学成分（wt％）
3实验结果及分析
3?1冷轧总压下率对组织性能的影响冷轧对退火后IF钢深冲性能影响的主要因素是冷轧总压下率。图1和图2所示的是冷轧总压下率对(Ti+Nb)?IF钢性能的影响。从图1可以看出，在本实验条件下，随着冷轧总压下率的增大，屈服强度有所上升，而抗拉强度则受冷轧总压下率的影响不大，基本保持稳定。从图2可以看出，冷轧总压下率对r值和n值影响特别显著。在850℃以上的高温退火条件下，冷轧总压下率达到75%时，退火板即可获得1?80以上的高r值，图1冷轧总压下率对σs和σb的影响
图2冷轧总压下率对r值和n值的影响
并且随着冷轧总压下率的增大，r值不断上升，冷轧总压下率达到85％时，r值达到最大值2?10，但是，当总压下率达到90％时，r值开始迅速下降。一般认为只有变形率大于90％时才能获得最佳的r值［1,2］。分析认为，在本实验中90％压下率时，试样的厚度不足0?40 mm，可能是试样太薄造成r值偏低。冷轧总压下率对退火板n值的影响也比较明显，n值随着冷轧总压下率的增大而单调的减小，但是减小的幅度不大，这与李晋霞等［3］人的研究结果是一致的。3?2退火温度对组织性能的影响退火工艺对超低碳(Ti+Nb)?IF钢的深冲性能有重要影响，只有连续退火且退火充分才能发挥(Ti+Nb)?IF钢优异的深冲性能［4,5］。在连续退火工艺中主要参数有退火温度和保温时间。图3和图4所示的是退火温度对(Ti+Nb)?IF钢性能的影响。从图3可以看出，退火温度在低于870℃以下时，屈服强度随退火温度的上升而略有降低，但是退火温度高于870℃时，随着退火温度的提高，屈服强度呈明显上升的趋势，尤其是在退火温度高于890℃时。这是可能是NbC的溶解造成的，因为根据资料［6,7］介绍，NbC粒子溶解温度约为830℃，NbC的溶解后其固定碳氮间隙固溶原子的作用消失，从而使钢中存在了一定量的间隙原子C固溶于钢中，使钢的屈服强度上升，实验钢在890℃退火后，拉伸曲线发现了屈服平台。抗拉强度则随着退火温度的上升而有小幅度下降，直到890℃，退火温度高于890℃时，抗拉强度有一定幅度的上升。因此，在退火温度低于870℃时，屈强比变化很小，在但退火温度高于870℃时，屈强比随退火温度的提高而增大。从图4可以看出，在连续退火条件下，退火温度对r值、n值和δ的影响显著。在成分和其他工艺相同的条件下，退火温度低于850℃时，r值随着退火图3退火温度对σs、σb和σs/σb的影响
图4退火温度对r值、n值和δ的影响
温度的提高而迅速上升，退火温度高于850℃时，r值受退火温度影响不明显，r值保持在1?95左右。n值随着退火温度的增加而不断的上升，这是因为，退火温度越高，再结晶退火后的组织晶粒相对越大。而对于延伸率δ，在退火温度低于830℃时，随退火温度的提高而迅速增大，在830℃～870℃之间保持稳定，当退火温度高于870℃时，其又开始迅速的减小，这可能是由于在890以上的高温退火时，达到了IF钢的两相区造成的。4EBSD织构分析
4?1不同冷轧总压下率下冷轧退火板的EBSD织构分析为了研究冷轧总压下率对IF钢r值影响的内在原因，对经不同总压下率冷轧后，在870℃退火，退火保温时间为80 s的冷轧退火试样，采用EBSD技术分析其织构变化。表2为不同冷轧总压下率下冷轧退火板γ织构和α织构含量的定量分析结果，图5为不同冷轧总压下率下冷轧退火板φ2＝45°取向分布函数ODF截面图。从表2可以看出，在相同退火条件下，随着冷轧总压下率的增大，r值不断上升，直到85％时达到最大值，到90％时，r值剧降。但是从显微织构分析可以看出，随着冷轧总压下率的增大，γ织构含量不断上升，冷轧总压下率达到85％时达到最大值，到90％时，γ织构含量有所降低，而α织构则随冷轧总压下率变化不明显，因此，γ/α织构的变化与r值的变化基本一致，但是没有r值变化的显著，尤其90％压下率时，则明显反映测量的r值过低，这可能是因为试样太薄造成的。从图7可以看出，在75％以上的大冷轧压下率下，经高温退火后的IF钢板，其具有强烈的γ纤维织构，其织构最强点在｛111｝〈110〉和｛111｝〈112〉上。表2不同冷轧总压下率下冷轧退火板γ织构和α织构含量（
4?2不同退火温度下冷轧退火板的EBSD织构分析为了研究退火温度对IF钢r值影响的内在原因，对经80％压下率冷轧后的冷轧板，在810℃、830℃、850℃和870℃退火温度下，退火保温时间为80 s的冷轧退火试样，采用EBSD分析其织构变化。表3为不同退火温度下冷轧退火板γ织构和α织构含量的定量分析结果，图6为不同退火温度下冷轧退火板φ2＝45°ODF截面图。表3不同退火温度下冷轧退火板γ织构和α织构含量（％）
退火温度/℃r值γ织构α织构γ/α8101?5372?030?32?3768301?8373?231?22?3468502?0670?232?92?1348702?0777?232?62?368图6不同退火温度下冷轧退火板φ2＝45°ODF截面图（密度等级1,2,4,8,10,16）（a） 810℃；（b） 850℃；（c） 870℃
在退火温度低于850℃时，随着退火温度的不断上升，r值不断上升，当退火温度在850℃以上时，r值基本稳定在较高的水平。从表3和图6可以看出，退火温度从810℃到870℃变化，其γ织构、α织构以及γ/α变化不显著，其γ织构和γ/α变化规律与r值并不一致，造成这种结果是很正常的，因为EBSD实验测量的是一个很小区域的晶粒取向分布，而r值反映的是材料的宏观性能，只有所选区域足够大，才能很好的与材料实际宏观性能对应。5结论1） 冷轧总压下率对深冲性能指标r值影响显著，在高温退火条件下，冷轧总压下率达到75%时，退火板即可获得1?80以上的高r值，并且随着冷轧总压下率的增大，r值不断上升，冷轧总压下率达到85％时，r值达到最大值2?10，但是，当压下率达到90％时，r值开始迅速下降。n值随着冷轧总压下率的增大而减小。2） 在成分和其他工艺相同的条件下，退火温度低于870℃时，屈服强度随退火温度的上升而略有降低，但是退火温度高于870℃时，屈服强度随退火温度的提高而明显增大，尤其是在退火温度高于890℃时。抗拉强度则随着退火温度的上升而有小幅度下降，直到890℃，退火温度高于890℃时，抗拉强度有一定幅度的上升。3） 在成分和其他工艺相同的条件下，退火温度低于850℃时，退火温度对深冲性能指标r值影响显著，r值随着退火温度的提高而迅速上升，850℃以上时，r值受退火温度影响不明显，r值保持在1?95左右。n值随着退火温度的增加而不断的上升。4） EBSD织构分析结果表明，经75％以上的大压下率冷轧后，再经850℃以上高温退火后，(Ti+Nb)?IF钢具有强烈的γ纤维织构，强点在｛111｝〈110〉和｛111｝〈112〉上。但是，采用EBSD分析织构本身存在不足。
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