耐酸车厢用热轧带钢边部开裂缺陷形成机理研究

耐酸车厢用钢通过添加Sb元素可提高其耐腐蚀性,但热轧过程中却频繁发生带钢边部开裂问题。为此,借助扫描电镜、电子探针和差热分析仪等设备对边裂缺陷形貌特征、显微组织和Sb元素表层富集规律进行了分析,揭示了其边部开裂形成机理并提出了改进措施。结果表明:耐酸车厢用热轧带钢边部出现的分层开裂缺陷周边无明显的大尺寸氧化圆点,但开裂位置存在明显白色颗粒物残留,白色颗粒物区域含有较高的Sb元素,其中局部位置Sb元素质量分数可高达26%~28%;随着温度升高,Sb元素表层富集层深度和富集含量均明显增加;耐酸车厢用热轧带钢边部开裂缺陷形成的机理为长时间加热条件下钢中Sb元素在表层富集并弱化了晶界,造成热卷下线后边部呈多层网状开裂形貌。为此,提出了热轧过程中低温快烧以及除鳞系统多点开启等优化措施,有效改善了热卷边部质量。

卷取温度对热轧高扩孔540HE钢组织和性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验机研究了卷取温度对工业生产的高扩孔540HE钢微观组织、力学性能及扩孔率的影响。结果表明:卷取温度变化可显著改变试验钢的铁素体晶粒尺寸、(Ti,Nb) C析出相形态和贝氏体含量,从而影响其力学性能及扩孔率。随着热轧卷取温度的降低,试验钢的屈服强度及抗拉强度升高,断后伸长率降低,扩孔率略有增加。低温卷取时铁素体晶粒尺寸较小,贝氏体含量增加,贝氏体细小且分布均匀;(Ti,Nb) C析出相细小弥散分布,可显著强化铁素体基体从而减小其与贝氏体硬度差异,有利于扩孔率的提升。

550MPa级高强度高延性汽车方管用钢的显微组织与力学性能

开发了一种550 MPa级高强度高延性汽车方管用钢,研究了其热轧带钢及方管平面、圆角、焊缝处的显微组织及力学性能。结果表明:热轧带钢的显微组织由均匀细小的铁素体与少量珠光体组成,基体中析出较多尺寸在1~110nm的(Nb,Ti)C相;方管平面与圆角部位显微组织与热轧态的基本相同;制管后钢中位错密度增加,晶界及第二相处发生位错塞积,圆角部位形成了位错墙与位错胞;制管后该钢发生加工硬化,方管平面、圆角、焊缝处的屈服强度、抗拉强度与屈强比依次增加,断后伸长率依次下降,焊缝处塑韧性相对较差。

780MPa级合金化镀锌双相钢组织和性能的优化

研究了退火温度和合金化温度对合金化镀锌双相钢的力学性能影响。结果表明,强度和伸长率的最佳组合在退火温度800℃和合金化温度520℃条件下实现。对试验钢和原钢的微观组织进行分析,发现试验钢中细小的M/A岛(白色)弥散均匀地分布,未发现带状组织。这与Nb(Ti)的晶粒细化有关。与原钢相比,试验钢展现出更高的扩孔率。

热轧板带生产中红鳞与铜脆缺陷的形成机理及控制研究进展

红鳞与铜脆缺陷是热轧带钢生产过程中的常见缺陷,尤其是高硅钢种的红鳞缺陷,一直是困扰带钢表面质量的重要原因之一。笔者精选了近几十年来日本等国家的学者关于红鳞与铜脆缺陷的部分研究进展,对相关研究的方法、内容、技术思路进行了整理,编撰成文,以飨读者。同时,结合笔者自己的研究经验与理解,对传统红鳞缺陷形成机理的疑点进行了剖析,供读者参考。

卷取后冷却工艺对含磷钢表面质量和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针显微分析仪、透射电子显微镜等,研究了卷取后空冷和水冷对含磷热轧钢卷表面氧化铁皮形貌、钢卷的微观组织和力学性能的影响。结果表明:卷取后水冷的钢卷表面氧化铁皮中FeO的质量分数从不到5%提高到了10%以上,富集于氧化铁皮与基体界面的P元素质量分数减少,有利于改善热轧钢卷的酸洗质量;卷取后水冷的钢卷热轧析出的FeTiP相从蠕虫状转变为椭圆形,尺寸从100~200 nm减小至80~100 nm,数量减少了40%~50%,钢卷断后伸长率提高了3%~5%,有利于其冲压成形性能的改善。

热基镀锌高扩孔钢的组织性能研究及其工业试制

热基镀锌是提高高扩孔钢耐腐蚀性能的重要手段之一。利用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和成形试验机等设备,研究了退火温度对铁素体贝氏体型高扩孔钢组织性能的影响,并进行了450 MPa级热基镀锌高扩孔钢的工业试制。结果表明:随退火温度由710℃升高至790℃,钢中渗碳体颗粒逐渐溶解,贝氏体体积分数先升高后降低,铁素体晶粒尺寸先增大后趋于稳定,屈服强度和抗拉强度先升高后降低,断后伸长率先降低后升高。不同退火温度下,试验钢的扩孔率均达到85%以上。工业试制产品具有良好的组织和性能均匀性,其横向屈服强度为396 MPa、抗拉强度为477 MPa、断后伸长率为27.5%、烘烤硬化值为42 MPa、扩孔率大于80%,各项性能均达到标准要求。

首钢热轧酸洗先进高强钢的开发与进展

介绍了首钢热轧酸洗先进高强钢的开发与进展。根据客户的使用要求,结合生产设备,首钢研发了双相钢、高扩孔钢、复相钢、相变诱导塑性钢等系列高强钢。分析了双相钢、高扩孔钢、复相钢以及相变诱导塑性钢等产品的化学成分和力学性能,并利用金相显微镜和扫描电镜等手段对微观组织特征进行了描述。首钢热轧酸洗先进高强钢因出色的力学性能已经在汽车控制臂和纵梁等零件上得到广泛应用,未来将在乘用车减重和安全等方面发挥更大作用。

首钢热轧酸洗板的研制与开发

介绍了首钢推拉式酸洗生产线的工艺流程、主要设备、热轧酸洗产品的技术要求以及首钢热轧酸洗板的研制与开发情况。根据客户的使用要求,结合生产设备,首钢研制与开发了一系列热轧酸洗产品,含压缩机用钢和汽车结构用钢等,并实现了双相钢和高扩孔钢等先进高强钢产品批量供货,产品具有表面质量好、性能优异等特点,赢得客户的好评。

抗氢致开裂管线钢尾坯洁净度分析

为了研究抗酸管线钢尾坯洁净度影响因素,试验分析结果发现,中间包留钢量在5和18t时,尾坯TO质量分数分别为0.004 5%和0.002 0%,拉速在0.8～1.5m/min时,拉速变化对尾坯平均TO质量分数影响不大;而拉速在1.5～1.8m/min时,随拉速变大,尾坯平均TO质量分数明显变大。通过制定可行措施取得一定效果,先停浇尾坯和后停浇尾坯前10.7m的TO质量分数为0.001 2%～0.002 2%,平均氮质量分数为0.002 6%,两块尾坯的碳、硫质量分数波动很小,完全满足抗氢致开裂(HIC)管线钢要求。ASPEX夹杂物分析结果表明,先停浇尾坯边部、中心每平方毫米上直径不小于0.64μm的夹杂物个数波动范围分别为8～16和7～13,后停浇尾坯边部、中心分别为8～15和8～17。

表检系统在冷轧板表面线性缺陷检测中的应用

保护渣缺陷、气泡缺陷、夹杂物缺陷和擦划伤缺陷是冷轧薄板表面典型的4种线性缺陷,由于此4种线性缺陷宏观形貌相似,优化前的表检系统难以对其进行准确区分,给线性缺陷的判定、溯源及工艺改进造成了极大的困难。通过大量取样分析,并对各线性缺陷的表检结果和实物形貌以及微观特征进行了对比,明确了各线性缺陷的宏观和微观形貌特征,并以此为依据优化了线性缺陷表检系统的判定规则和图库,使冷轧薄板表面线性缺陷判定的准确率由80%提高至90%。

500 MPa级Nb-Ti微合金化方矩形管用钢的强化机制

采用光学显微镜和透射电子显微镜等对500MPa级Nb-Ti微合金化方矩形管用钢的组织与性能进行了分析,研究了其强化机制。结果表明,终轧温度和卷取温度对试验钢的组织和力学性能有显著影响,在研究的温度范围内,终轧温度和卷取温度的降低均有利于获得更加细小的铁素体晶粒与细小弥散的第二相析出物;当卷取温度不变时,随着终轧温度的下降,屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均升高;当终轧温度不变时,随着卷取温度的逐渐下降,屈服强度和抗拉强度呈现出先上升后下降的规律,而断后伸长率呈现出单调上升的规律;试验钢在终轧温度为840℃和卷取温度为570℃时可获得最优的综合力学性能,其屈服强度和抗拉强度分别为537和578MPa,断后伸长率为33.5%;细晶强化是试验钢最主要的强化机制,由晶粒细化引起的强度增量占总强度的49%~51%,由固溶强化引起的强度增量次之,占总强度的23%~27%,由析出强化引起的强度增量较小,仅占总强度的3.8%~8.2%。

高强IF钢第二相粒子的应变诱导析出行为

在Gleeble-3500型热模拟试验机上,利用应力松弛试验研究了含磷高强IF钢第二相粒子的析出行为。结果表明,微合金元素析出钉扎住了位错与晶界,导致应力松弛曲线呈现出3个阶段的特征。试验用钢的PTT曲线呈现典型的＂C＂曲线形状,最快析出的鼻子点温度约为850℃,在此温度下,第二相粒子析出开始时间与结束时间分别为14和246s,随着弛豫时间的增加,第二相粒子的析出数量逐渐增多,形貌逐渐粗化,析出粒子为Ti4C2S2和TiC,主要呈圆形颗粒形貌。由于试验钢种采用磷强化,在析出的第二相粒子中存在棒形和长条形FeTiP,同时由于磷的晶界偏聚,所以FeTiP同样存在晶界析出的规律。

终轧温度对热轧双相钢DP580组织及性能影响

通过光学显微镜、疲劳实验机和拉伸实验机等设备,以首钢热轧双相钢DP580为研究对象,研究了两种典型终轧温度对其组织、拉伸性能、疲劳性能的影响。结果表明:不同终轧温度导致铁素体尺寸、马氏体含量及形态存在明显差异。终轧温度升高,铁素体尺寸显著增加,马氏体呈现岛状,体积分数较高但形状不规则且多棱角;终轧温度降低,铁素体晶粒尺寸较小且含量较高,马氏体岛弥散均匀分布。对比力学性能发现,不同终轧温度下DP580钢的屈服强度差别较大,认为高终轧温度时产生的较大尺寸铁素体可导致屈服强度偏低。对比应力疲劳S-N曲线发现,高温终轧时DP580钢疲劳寿命较低,认为铁素体尺寸较大以及形状不规则、且多棱角的马氏体岛加速了裂纹的萌生及扩展。

热轧卷表面机清条纹的形成机理与预防措施

对热轧卷表面机清条纹的形成机理进行了研究。结果表明,缺陷主要是在板坯机清过程中形成,根本原因为机清凸棱顶部及根部的铁皮随轧制过程裹入基体,造成机清条纹处皮下铁皮存在。凸棱失稳倾倒或者钢坯表层金属流动均可导致皮下裹入铁皮的现象,且此类机清条纹无法通过热轧、酸洗和冷轧等各工序予以消除,遗传性极强。采取更换机清喷嘴、改造天然气工程以及优化机清工艺后,成功消除了机清缺陷,提高了外板的表面质量。

980 MPa级双相钢边裂致断带原因分析

980 MPa级双相钢在冷轧工序轧制过程中易在热轧下线卷的带尾发生边裂,主要原因为贝氏体的生成和碳化物的不均匀析出。贝氏体的产生主要原因为热轧卷取温度高于贝氏体相区,钢卷边部温度较低,进入贝氏体相区。碳化物的不均匀析出的原因为钢卷在热轧工序下线后,温度下降通过铁素体区,铁素体生成,碳化物析出;同时,边部冷速较快,碳化物无法完成均匀化分布和球化。贝氏体、铁素体与贝氏体结合处和碳化物偏聚区在冷轧轧制过程中容易形成裂纹。在后续生产过程中,裂纹在带钢张力和辊面剪切应力的作用下,沿原裂纹形成方向扩展,严重时导致断带。通过提高热轧带尾卷取温度,下线后进入缓冷坑或降低热轧卷取温度可以抑制以上3种裂纹源的产生,减少边裂,降低断带风险。

超低碳IF钢中夹杂物来源的示踪分析

为了分析超低碳IF钢中夹杂物来源,采用在转炉出钢后及中间包覆盖剂添加示踪剂的方法,确定夹杂物的来源。并在相关工序取钢样或渣样,利用扫描电镜观察分析夹杂物的形貌和成分。研究表明,RH进站顶渣w(TFe)控制为2.54%~4.49%,RH出站顶渣w(TFe)控制为4.56%~5.23%,RH钢包顶渣w(CaO)/w(Al2O3)控制为1.20~1.93,顶渣改质效果良好。正常坯进行分析含有少量的钡,未发现铈元素,在换包时取样第6炉和第7炉中间坯进行分析,可发现含有钡即钢包下渣情况,少量的铈成分。第6炉正常坯w(TO)为0.001 4%,第6炉和第7炉中间坯w(TO)为0.001 6%,第7炉正常坯w(TO)为0.001 5%,可见正常铸坯与交接坯相比w(TO)略有降低。

SPA-H钢热轧卷表面缺陷成因分析

针对首钢生产SPA-H钢热轧卷中密集出现独立细线缺陷、独立翘皮缺陷、细线翘皮共生缺陷和浅坑缺陷等表面质量问题展开机理研究。通过使用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪观察了缺陷的形貌和微区成分,认为细线、翘皮和细线翘皮共生缺陷的形成与两个因素紧密相关,一是表层含硅/铬氧化物的氧化铁皮,二是与钢基体紧密接触的氧化铁皮内部的铜富集。研究表明,浅坑发生在精轧过程中,为翘皮等脱落后的碎屑在板面机械摩擦碾压划擦形成。

700 MPa级高强度大梁钢冲压开裂原因与控制措施

采用OM和SEM对700MPa级高强度大梁钢冲压开裂原因进行了分析。结果表明,在高强度大梁钢冲压过程中出现的纵梁穿线孔裂纹主要为连冲工艺不当导致;纵梁端部折弯角部裂纹主要是由于原板坯存在内裂纹和大尺寸TiN夹杂物,在冲压过程中外表面受到拉应力产生裂纹,裂纹沿横纵向扩展导致。通过将钛质量分数由0.10%降至0.07%,将氮质量分数控制在不大于0.004%的范围内,降低大尺寸TiN析出量。化学成分调整后,力学性能满足供货技术条件要求,对钢板进行冲压验证,端部完好,未见折弯裂纹存在,彻底解决了该缺陷。

高强镀锌板表面发麻缺陷产生机理

针对高强镀锌板表面发麻缺陷问题,从全流程分析角度,探讨引起此缺陷的根本原因。利用扫描电镜分析发现,发麻原因在于锌层表面厚度不均匀、粗糙度差异明显以及镀锌板表面存在较多的表层裂纹。跟踪分析发现该表层裂纹主要产生在冷轧工序,结合钢种的热轧微观组织特点,提出形成表层裂纹的机理在于热轧钢板在轧制过程中抗开裂能力较弱,导致冷轧过程中钢板表面形成10μm的表层裂纹。结合CCT曲线的模拟分析发现,控制热轧钢板表层微观组织状态可以明显抑制高强镀锌板表面发麻缺陷的产生。