低碳冷轧搪瓷钢DC01EK研发及抗鳞爆性能研究

通过安钢1780 mm热连轧-1550 mm冷轧生产线研发了1.8 mm的低碳冷轧搪瓷钢DC01EK(/%:C≤0.06,Si≤0.03,Mn:0.15~0.25,P≤0.015,S:0.010~0.020,Alt:0.020~0.040,B:0.0010~0.0020)和抗鳞爆性能研究。热轧采用直接热装工艺,终轧温度890℃,卷取温度720℃,控制BN、MnS和Fe_(3)C第二相粒子析出,以提高抗鳞爆性能,采用810℃退火温度,提高了低碳冷轧搪瓷钢DC01EK的冲压性能。结果表明:低碳冷轧搪瓷钢DC01EK屈服强度在208~239 MPa,抗拉强度在333~348 MPa,伸长率>36%,其金相组织为铁素体和珠光体,能够满足冲压成形要求。并通过氢渗透试验,研究了硼元素及第二相粒子对低碳冷轧搪瓷钢抗鳞爆性能影响。

两种热轧工艺供料生产的SPCC冷轧钢板组织和抗鳞爆性研究

目前,我国制备热轧钢卷主要采用紧凑热带生产工艺(即钢坯浇铸和热轧紧凑连续生产,简称“CSP工艺”)和常规热轧工艺,不同热轧工艺生产的冷轧钢板组织和性能有明显区别。文中研究了CSP工艺和常规工艺供料生产的冷轧碳钢薄板(亦称SPCC冷轧钢板)的显微组织和抗鳞爆性能,结果表明,CSP工艺供料生产的SPCC冷轧钢晶粒直径为10~15μm,碳化物和MnS晶粒直径为100~200 nm;而常规工艺供料生产的SPCC冷轧钢晶粒直径为20~30μm,碳化物和MnS晶粒直径为500~1 000 nm。CSP工艺供料生产的SPCC冷轧钢晶界面积更大,晶内析出物尺寸小,分布更弥散,且提供了更多的“氢陷阱”,氢渗透时间是常规工艺供料生产SPCC冷轧钢的2倍,因此,CSP工艺供料生产的冷轧钢板搪瓷有较好的抗鳞爆性能。

深冲搪瓷钢成形性与抗鳞爆分析

深冲搪瓷钢板不同于其他钢板,不仅要具有良好的塑韧性,还必须具备抗鳞爆性。要防止鳞爆,钢中必须含有一定量的第二相和空穴。因此,主要分析了搪瓷钢中获得合适的第二相种类、体积百分比及大小,使搪瓷钢在使用中既有良好的成形性能,又有良好的抗鳞爆性能。

冷轧搪瓷钢板的抗鳞爆性能的研究

研究了冷轧超低碳搪瓷钢板的抗鳞爆性能。该钢板具有优良的抗鳞爆性能 ,氢在钢板 (厚度为 1mm )中的穿透时间为 11.4m in,钢板中不可逆陷阱的贮氢容量为 12 .6 mol/m3。

析出相对超低碳钒钛微合金钢氢渗透及抗鳞爆性的影响

为了研究搪瓷用超低碳钒钛微合金钢的析出相对氢渗透性能和抗鳞爆能力的影响,将1mm厚度的冷轧超低碳钒微合金钢板分别在750℃保温5,6和7 min以模拟连续退火工艺,然后利用光学显微镜和透射电镜研究微观组织和析出相,开展氢渗透实验和涂搪实验。实验结果显示,钢中含有大量的细小颗粒Ti(C,N)、VC析出相和粗大颗粒的Ti4_C_2S_2析出相。析出相的单位体积数随退火时间的增加而增加,但析出相的平均颗粒尺寸反而减小。并且,材料的有效氢扩散系数也随退火时间的增加而减小,25℃氢渗透实验条件下获得的750℃保温5,6和7 min的3种实验材料的有效氢扩散系数分别为2.23×10^(-6),2.12×10^(-6)和1.74×10^(-6)cm^2/s,涂搪实验显示材料的抗鳞爆性能随退火时间的增加而增强。

抗鳞爆性优良的搪瓷用钢板的研制

鳞爆是搪瓷制品常见的重大缺陷。根据钢板搪烧后产生鳞爆的机理,作者采用热轧高温卷取和增大冷轧变形量的新工艺,试制成抗鳞爆性优良的搪瓷用钢板,且制坯成形性良好。

加热温度对热轧含钛搪瓷钢力学性能和抗鳞爆性能的影响

加热温度是影响热轧搪瓷钢显微组织、力学性能和抗鳞爆性能的一个重要工艺参数。以一种热轧含钛搪瓷钢为对象,研究了不同加热温度下其显微组织、力学性能和抗鳞爆性能。利用光学显微镜和透射电子显微镜对钢的显微组织进行了表征,利用拉伸试验和氢渗透试验分别评价力学性能和抗鳞爆性能。结果表明,1150℃和1250℃加热温度下,试验钢热轧后的显微组织均为铁素体和碳化物。随加热温度的升高,热轧后铁素体平均晶粒尺寸和TiC析出物平均尺寸均降低。与低加热温度(1150℃)相比,高加热温度(1250℃)有利于提高热轧含钛搪瓷钢的屈服强度、抗拉强度和抗鳞爆性能,有利于在热轧过程中获得更加细小的铁素体和Ti C析出物。

卷取温度对热轧搪瓷钢板抗鳞爆性能的影响

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和电化学氢渗透试验研究了一种热轧后在550、600和640℃卷取的5 mm厚钢板的微观组织和抗氢渗透性能。结果表明:随着卷取温度的升高,搪瓷用钢板的铁素体晶粒和小颗粒析出相的尺寸增大。在600℃卷取的钢板的氢渗透值TH大于550和640℃卷取的钢板,这是因为前者的晶粒较均匀,Ti4C2S2和TiC等析出相数量较多,有利于提高搪瓷用钢板的抗鳞爆性能。此外,氢渗透值TH主要受钢板单位体积内析出相数量的影响,与其呈线性比例。

3种测试溶液对搪瓷用钢抗鳞爆性能评价指标的影响

采用3种常见的测试溶液检测了10组搪瓷用钢板的氢渗透性能,并同时采用涂搪实验进行验证。结果显示,测试溶液A适用于试验选定的各种厚度的搪瓷用钢,其检测结果准确率可达100%;而溶液B和溶液C在测试厚度1.5 mm以上的搪瓷用钢板料出现部分误判现象。溶液B若基于有效氢扩散系数D_(eff),其准确率为70%,若基于TH值,其准确率仅为50%;而溶液C误判率达30%。

搪瓷用钢抗鳞爆性能研究进展

搪瓷制品鳞爆缺陷已经成为国内外研究重点。为提高搪瓷用钢的抗鳞爆性能,非常有必要了解搪瓷层的鳞爆机理。综述了国内外研究鳞爆机理以及氢扩散影响因素的现状。

搪瓷厚板的抗鳞爆性能

低碳钢板上的搪瓷层易发生鳞爆,这与钢板中存在的使氢不易逸出的不可逆陷阱密切相关。虽然鳞爆发生在搪瓷层,但由于其延迟和隐蔽性,钢板表面以下1/4和1/2厚度处也应具有良好的抗鳞爆性能。为此,通过光学显微镜、透射电镜和欧洲标准的氢渗透试验研究了16和20 mm厚钢板表面及表面以下不同部位的显微组织和抗鳞爆性能。试验结果表明:随着板厚的增加,晶粒尺寸增大;表面、表面以下1/4和1/2厚度处的析出相主要为Ti C和Ti4C2S2;表面以下1/2厚度处的TH值最低,因而抗鳞爆性能最差。

冷轧冲压用高抗鳞爆性SRTC2带钢的开发

为提高冷轧冲压用钢产品的市场竞争力,通过低成本的成分设计,并采用较高的出炉温度、适中的热轧卷取温度、高效的酸洗速度、较大的冷轧压下率、较低的退火温度及较长的退火保温时间等生产工艺控制,成功开发出了屈服强度160~210 MPa、断后伸长率大于34%、抗鳞爆敏感系数TH大于25 min/mm^(2)的高抗鳞爆性冷轧冲压用SRTC2带钢。微观组织分析表明:SRTC2带钢中含有均匀、等轴的铁素体与极少量的退化珠光体组织,以及大量细小的、弥散分布的Fe_(3)C、MnS、BN等第二相粒子;均匀、等轴的铁素体组织保证了SRTC2带钢优异的成形性,Fe_(3)C、MnS、MnS和BN复合粒子等二相粒子作为不可逆氢陷阱,大幅提高了SRTC2带钢的抗鳞爆性能。开发的SRTC2带钢已成功批量应用于高端家电行业。

DC01EK冷轧搪瓷用钢开发及其抗鳞爆性能

在保证成形性能和抗鳞爆性能的前提下,以传统冷轧板DC01的成分为基础,适当的提高碳、锰和硫的含量,通过热轧、冷轧和退火工艺控制,获得了一种低成本高贮氢性能的搪瓷用钢。钢板的屈服强度不大于270 MPa,抗拉强度不大于400 MPa,伸长率不小于30%。钢板中的Fe3C和MnS均为有效的贮氢陷阱。随着退火温度的升高,Fe3C逐渐减少,氢渗透时间逐渐降低,但在退火温度730℃保温5 h后试验钢的氢渗透时间仍可以满足要求。通过湿法涂搪试验进一步验证了氢渗透时间测定方法的可信性,同时钢板与涂层间具有良好的密着性能。

冷轧搪瓷钢的夹杂物与抗鳞爆性能

对比研究了冷轧搪瓷钢DC05EK和TC03的金相组织、夹杂物和氢渗透时间,结果表明:2种搪瓷钢的组织均为铁素体,与DC05EK钢相比,TC03钢晶粒细小,夹杂物种类多且颗粒尺寸分布范围宽。定量统计结果显示,TC03钢的夹杂物体积分数更大,氢渗透试验结果表明,TC03钢板抗鳞爆敏感性(TH)平均值比DC05EK高出约40%。钢中氢陷阱主要为晶界和夹杂物,其数量和作用大小的不同是导致2种钢板抗鳞爆性能差异的主要原因。

w(O)对冷轧搪瓷钢抗鳞爆性能的影响

利用SEM和EDS分析了不同氧含量的冷轧搪瓷钢板中夹杂物的微观形貌和化学成分,采用电解法提取钢中的氧化物夹杂并用ICP进行定量分析,且通过氢渗透法研究了钢板的抗鳞爆敏感性。结果表明：铝镇静钢（w（O）为0.003%）中主要夹杂物为MnS和Al2O3,高含氧钢（w（O）为0.011%-0.021%）中主要夹杂物为MnS和Mn-Nb复合氧化物。w（O）〈0.019%时,随着w（O）增加,钢中氧化物夹杂质量分数增大,钢板氢渗透时间呈线性增加趋势,抗鳞爆性能增强;当w（O）〉0.019%时,氧化物夹杂质量分数反而下降,氢渗透时间缩短,抗鳞爆性能减弱;同时,钢水中w（O）越高,耐火材料的侵蚀越严重,不利于连铸生产。

搪瓷烧制工艺对冷轧搪瓷钢抗鳞爆性能的影响

研究了不同搪瓷烧制温度和保温时间对采用罩式退火生产的超低碳冷轧搪瓷钢板贮氢性能的影响。结果表明,随着搪烧温度的提高和保温时间的延长,试验钢搪烧后的抗鳞爆性能降低;钢板的第二相粒子越小,单位体积内数量越多,分布越弥散,抗鳞爆性能越好;搪瓷烧制会造成超低碳冷轧搪瓷钢的抗鳞爆性能降低,这主要是因为搪烧过程中发生了第二相粒子的回溶和长大,因此应该避免过高的搪烧温度和过长的保温时间。

热轧搪瓷钢中析出物与抗鳞爆性能

采用扫描电镜及透射电镜对热轧搪瓷钢中的析出物进行了观察,应用固溶度积公式对TiC的析出量进行了计算,并测得了不同卷取温度下搪瓷钢的抗搪瓷鳞爆敏感性(TH)。研究了热轧搪瓷钢中析出物与抗鳞爆性能之间的关系。结果表明,热轧搪瓷钢中的析出物主要为微米级TiN、Ti_4C_2S_2和纳米级TiC,TiN尺寸为1~3μm,Ti_4C_2S_2尺寸为100~400 nm,TiC尺寸为7~15 nm。TiC在1075℃时开始析出,在820℃时析出结束,此时TiC的体积分数为0.2242%。卷取温度600℃搪瓷钢的TH值高于650℃卷取钢板,因为600℃卷取的搪瓷钢的析出物TiC尺寸更细小,可以获得更高的抗鳞爆性能。

深冲搪瓷钢DC03EK析出物及其抗鳞爆性能分析

对DC03EK深冲用冷轧搪瓷钢铸坯、热轧基料进行析出物检测,对其冷轧成品卷进行析出物、抗鳞爆敏感性TH值、成形极限FLD测试。结果表明,DC03EK深冲用冷轧搪瓷钢材料中存在弥散分布的Ti(C,N)、TiN、TiC、TiS、Ti4C2S2和极少量的MnS等析出物,铸坯中析出物颗粒较大,经热轧轧制较大颗粒析出物变小,经冷轧轧制及罩式退火后,析出物变得细小并弥散分布,使得DC03EK具有高的抗鳞爆敏感性TH值,同时又具有良好的成形性。

退火温度对钢板抗鳞爆性能的影响

选用添加钛、铌元素的超低碳微合金钢为对象,分别对其进行750、800和850℃,保温135 s的退火处理,研究3种退火温度对钢板再结晶晶粒形貌和析出相种类的影响,同时基于欧洲标准EN 10209:2013测试3种退火钢板的氢渗透值(TH),评价退火温度对钢板抗鳞爆性能的影响。结果表明:在压下率相同条件下,退火温度影响钢板的再结晶组织和析出相种类与数量,其中800℃时,试验钢板的再结晶晶粒细小均匀,形成了Mn S、Ti_4S_2C_2和TiC等析出相,其氢渗透值TH最大,即抗鳞爆性最好。