摘要：针对 DC01 罩式退火板用户冲压成形开裂质量问题 , 通过实验室研究分析碳含量、酸溶铝含量、显微组织与DC01 成形性能的关系，发现合理控制 DC01 碳含量、酸溶铝含量，改善显微组织结构，可使 DC01 产品成形性能达到DC03水平。
关键词：DC01 罩式退火板 ；显微组织结构
针对某钢厂 DC01 罩式退火板用户冲压成形开裂质量问题 , 通过实验室研究分析碳含量、酸溶铝含量、显微组织与DC01 成形性能的关系，工艺上合理控制 DC01 碳含量、酸溶铝含量。通过调整轧制及退火工艺改善显微组织结构，使 DC01产品成形性能达到或接近 DC03 水平，满足客户冲压成形要求，具有实际研究应用价值。
1 试验分析方案
统计分析 DC01 的生产现状，找出了存在的问题，通过分析化学成分、金相组织对力学性能的影响，针对存在的问题，提出了改进的方案。
1.1 存在的问题
1.1.1 力学性能统计分析
随机取规格为 0.6mm~1.7mm 试样，进行力学性能分析，结果表明 ：断后伸长率 (A80mm)34.0%~45.0%，明显低于 DC03 断后伸长率 42%~50% 的水平 ；r 值为 1.50~1.70之间也明显低于 DC03 的横向 r 值 2.0 左右的水平，因此需要解决的问题是提高伸长率和 r 值。
1.1.2 金相组织现状分析
对 DC01 开裂样与外厂合格样进行了金相组织比对分析发现组织均为铁素体 + 游离渗碳体（图 1，）外厂合格样铁素体晶粒度为Ⅲ 6.0 级，饼形度为 3.0~6.5，游离渗碳体尺寸较大的为 3.37 微米，面积比 1.02%，沿晶界密排分布，有明显的方向性 ；开裂样晶粒度为Ⅱ 9.0 级，饼形度为 2.6~3.2，游离渗碳体尺寸大的为 4.67 微米，面积比 1.85%，呈分散散性无规律分布于晶内、晶界，且有聚集现象。DC01 存在的主要问题为 ：断后伸长率低、r 值低、铁素体晶粒细，饼形度低、游离渗碳体粗大，且分布聚集。
1.2 化学成分对力学性能的影响
对不同成分的 0.6mm-1.7mm 厚的 29 炉 DC01 进行了力学性能测试，其总体性能分布见表 1，成分分布见表 2。
表 1 29炉 DC01力学性能范围
由于C、Mn、Si、Als对DC01力学性能影响较大，而本批次Mn的变化量不大，Si的含量较低，因此主要针对C、Als对性能的影响进行了回归分析。
1.2.1 碳对力学性能的影响
试验结果表明,随着碳含量的升高，抗拉强度显著提升，r值逐渐降低，每增加0.01%碳,抗拉强度增加10MPa，r值降低0.1；碳含量的变化对断后伸长和n值无规律性影响。
1.2.2 Als对力学性能的影响
回归结果表明，随着Als含量的升高，r值显著提高，抗拉强度、断后伸长率逐渐降低，每增加0.01%的Als,r值提高0.15（r=1.27406+14.7173×Als%），抗拉强度降低2.4MPa，断后伸长率降低0.65%；Als含量的变化对n值无规律性影响。
1.3 金相组织对力学性能的影响
1.3.1 游离渗碳体对力学性能的影响
DC01组织中的渗碳体主要来自于热轧组织中的珠光体。冷轧时被破碎并随基体流动，同时也改变了原来的分布形态。罩式退火过程中，随着退火温度的升高，渗碳体逐渐溶解，退火后冷却时，又发生渗碳体的析出。资料表明，钢板中碳含量的变化直接影响渗碳体的尺寸、数量。随着钢板中碳含量的增加，单位面积渗碳体数量增多，平均尺寸减小。在碳含量一定的条件下，退火前(冷轧后)的渗碳体尺寸和数量与热轧状态组织中渗碳体的大小分布密切相关。如果卷取温度过高，渗碳体容易在晶界析出，而且较为粗大，若热轧后的渗碳体以细珠光体形态分布，则冷轧后的渗碳体数量多，平均尺寸小；反之，若热轧状态的渗碳体以块状(或退火珠光体)存在，则冷轧后渗碳体数量少，平均尺寸大。因此一定要控制低温卷曲。由图1可看出DC01金相组织由铁素体和游离渗碳体组成，铁素体晶粒为饼形晶粒，渗碳体以颗粒形态弥散分布于铁素体基体中，碳体的数量影响抗拉强度。随着钢板中析出的渗碳体颗粒度减小，单位面积颗粒数增加，钢板的抗拉强度升高。当钢板显微组织中渗碳体的析出形态呈链状分布、半网状分布、甚至网状分布时，试样拉伸时过早的沿渗碳体形成裂纹并扩展，导致延伸率降低。
1.3.2 铁素体晶粒度的影响
退火后饼形晶粒形成原因是由于罩式退火加热速度缓慢，有利于冷轧钢板中细小的 AlN 粒子在退火过程中沿轧制方向弥散析出，阻碍了铁素体晶粒在板厚方向上的生长．使成品板形成“饼型”晶粒组织。较低的卷取温度得到冷轧退火组织为明显的饼形晶粒组织，从而得到较强的 {111} 织构。这是因为低温卷取，高的冷却速率使 AlN 粒子在冷却过程中来不及析出，并在热轧板中保持固溶状态，在罩式退火缓慢升温过程中 AlN 在亚晶界上细小析出，使 {111} 晶核消除受限的 {100} 亚晶而长大，得到较大的饼形晶粒”，从而得到较强的 {111} 织构，有利于钢板的深冲性能。资料显示，AlN 在 800℃开始析出，600℃下几乎不析出，因此对罩式退火工艺，卷取温度应低于 600℃。薄板晶粒的大小对塑性影响很大，晶粒过大，则塑性降低，在冲压成形时，不仅容易产生破裂，且制件表面还容易产生粗糙的桔皮，对后续的抛光、电镀、涂漆等工序带来不利影响 ；晶粒过细，则钢板强度高，塑性降低，回弹现象增加。因此，薄板的晶粒大小应适中，复杂拉深用的冷轧薄钢板，晶粒度应为 6 ～ 8 级。
综上分析 ：钢板获得大而均匀的晶粒和较少渗碳体颗粒的组织，同时游离渗碳体弥散分布，可确保较低的强度和高的延伸指标。
2 结论
（1）罩式退火冲压开裂的主要原因是退火板伸长率和 r值偏低，铁素体晶粒细，游离渗碳体粗大，且分布聚集。
（2）得到 Als 含量与 r 值的线性关系，其线性回归公式为 r=1.27406+14.7173×Als%。
（3）减少渗碳体颗数量，促进渗碳体弥散分布，可确保较低的强度和高的延伸指标。
（4）复杂拉深用的冷轧罩式退火板理想的晶粒度级别为6 ～ 8 级。
参考文献
[1]王川 . 超低碳铝镇静钢冷轧薄板再结晶温度及性能研究，2012 年.
论文作者:李义龙,张鋆慧,高社勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/17
标签：渗碳论文; 晶粒论文; 含量论文; 组织论文; 金相论文; 钢板论文; 抗拉强度论文; 《基层建设》2018年第27期论文;