崔磊 董标 肖洋洋 马二清 彭梦都

【摘 要】利用Multipas连续退火模拟实验机模拟冷轧双相钢生产过程，采用扫描电镜（SEM）观察双相钢组织及微观结构，并用力学拉伸试验机对力学性能进行测定，研究了连续退火工艺中退火温度、保温时间对双相钢组织性能的影响。

【关键词】退火;工艺;冷轧;双相钢

中图分类号： TG335.12文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）08-0024-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.009

【Abstract】Using Multipas continuous annealing simulation machine to simulate the production process of cold-rolled double phase steel， the microstructure and microstructure of double phase steel were observed by scanning electron microscope（SEM）， and mechanical properties were measured by mechanical tensile testing machine. The effects of annealing temperature and insulation time on the microstructure properties of double phase steel in continuous annealing process were studied.

【Key words】Annealing;Process;Cold rolling;Double phase steel

0 前言

随着中国经济的快速发展，汽车已经进入人们的日常生活，尤其是近几年中国汽车每年的销售量日益增加，据中汽协统计，2018年中国汽车总销量为2808.06万辆。目前汽车行业对节能、环保、安全方面的要求越来越高，《节能与新能源汽车产业发展规范》提出，到2020年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，这就要求汽车向着低油耗、少排放、节约能源方向发展[1-2]。实现上述节能、环保的目标，轻量化是有效且十分重要的手段之一。另一方面，为保证驾乘者安全，需要提高汽车车身结构的强度和抗撞击能力，这对汽车轻量化提出新的挑战。由于双相钢具有高强度和良好的韧塑性等十分优良的性能，可以满足社会发展对于汽车轻量化以及较高的安全性和环保性的要求，其在汽车车身上的应用越来越广泛，主要应用在汽车车身上的结构件、加强件和防撞件等[3]，其中抗拉强度800 MPa以上的双相钢约占汽车车身重量的29%～30%[4-6]。

1 实验材料与方法

本研究中的试验材料为厚度1.4mm的C-Si-Mn-Cr系800MPa级双相钢冷轧板料，其热轧工序加热温度1200～1300℃、终轧温度800～900℃、卷取温度550～650℃，冷轧工序压下率为56%，主要化学成分如表1所示。

冷轧板料剪切成450mm×250mm的连退模拟试样，在VATRON公司设计的Multipas连退模拟试验机上进行连续退火模拟实验，试样在连退模拟机中的退火曲线如图1所示，退火工艺参数如表2所示。用扫描电镜（SEM）观察退火后试样的显微组织，并将退火试样制作成80标距的标准规格拉伸试样，在Zwick电子万能材料试验机上测定其力学性能。

2 实验结果与分析

2.1 退火工艺对显微组织的影响

图2为不同退火工艺下800MPa级双相钢的显微组织。从图中可以看出，双相钢金相组织主要为铁素体和马氏体，有少量贝氏体存在，这是因为退火温度高低影响双相钢奥氏体化程度，高退火温度时奥氏体中碳含量降低导致奥氏体稳定性差，在快冷时难以避免贝氏体转变[7-9]。随着退火工艺的改变，组织中两相体积比以及形貌、分布形态等发生了变化。

图2（a）（b）（c）分别为退火温度为780℃、790℃和800℃的显微组织，图2（a）中，退火温度为780℃时，用ipp6.0软件对组织进行统计得出31.2%马氏体贝氏体，68.8%铁素体，马氏体岛状形貌非常清楚，岛状马氏体均匀分布在铁素体晶界上，分布较分散，此时体积较小（约为2～3μm），并且马氏体没有明显的连续性。图2（b）中，退火温度为790℃时，组织约为37%的马氏体贝氏体，63%的铁素体，马氏体呈网状分布于铁素体晶界上，铁素体也逐渐被马氏體分割成许多小的区域，呈零散分布状。图2（c）中，退火温度为800℃时，组织为42.5%的马氏体贝氏体，57.5%的铁素体，马氏体呈条块状分布，且体积较大（有的板条长度达8μm），马氏体互相连接在一起，呈群落状，点状贝氏体增多。随着退火温度的升高，组织中铁素体含量下降，马氏体贝氏体含量增大。

图2（e）（a）（d）分别为保温时间为55S、65S和75S的显微组织，保温时间主要影响奥氏体的长大和奥氏体成分均匀性。从图可以看出不同保温时间下组织的形态和分布变化不大，这是因为在退火时加热至铁素体和奥氏体两相区的过程中，奥氏体在满足形核的区域开始形核并逐渐长大，这一长大过程可以分为初始长大，向铁素体内长大和最终平衡三个阶段，其中前两步可以迅速完成，而最终平衡阶段则所需的时间较长，本实验所设定的保温时间正处于奥氏体形成三阶段中的后两个阶段，故奥氏体体积分数增长缓慢，导致最终组织中的马氏体的体积分数变化不大。

2.2 退火工艺对性能的影响

在实验退火温度范围内双相钢的屈服强度和抗拉强度随着退火温度升高呈增大趋势，但总体差异不大，延伸率随着退火温度升高逐渐降低。这是因为双相钢在变形过程中，软相铁素体首先发生屈服，铁素体是决定屈服强度的重要因素，一般来说随着铁素体体积分数增加，屈服强度降低。图2组织中铁素体含量随退火温度升高而降低，因此导致屈服强度逐渐增加。马氏体自身的强度、组态以及马氏体的体积分数决定了双相钢的抗拉强度，随着退火温度升高，组织中马氏体含量增加，硬相马氏体作为强化相，体积分数增加必然引起强度提高。互相连接在一起的条块状马氏体和贝氏体本身硬度强度较大，能够提供较高的强度。另外随退火温度升高缓冷到685℃时所需要的时间就越长，奥氏体向新生铁素体转变的同时，碳和合金元素不断地向奥氏体富集，不仅提高了铁素体纯洁度而且增加了奥氏体淬透性，进而提高了马氏体的碳含量，同时也会导致强度增加[10]。延伸率反应了双相钢的塑性，组织中铁素体含量越高，材料在断裂前出现塑性变形的量就越大即塑性越好，因此随着退火温度升高，延伸率降低，双相钢的塑性下降。

3 结论

在实验温度范围内，随退火温度升高，组织中马氏体体积分数增大，强度升高延伸率下降;随保温时间的延长或缩短，组织中马氏体体积分数变化不大，马氏体中C含量的变化及铁素体纯净度变化引起强度增加。

【参考文献】

[1]康永林.现代汽车板工艺及成形理论与技术[M]，北京：冶金工业出版社，2009.

[2]马二清，崔磊，詹华，等.退火温度对800MPa级热镀锌双相钢组织和性能的影响[J].安徽冶金，2016，3：14-16.

[3]邝霜，康永林，于浩，等.600MPa级冷轧双相钢的试制与研究[J].材料工程，2006（增1）：329-332.