【文章內(nèi)容簡介】 循這個(gè)定律，那么n就等于均勻真應(yīng)變。雙相鋼的組織特征是在延性很好的鐵素體基體上，在晶界處彌散地分布著強(qiáng)韌性很好的板條馬氏體，其大小和間距均較大，而是通過相界面對鐵素體相變的約束和馬氏體自身承受較大載荷而起強(qiáng)化作用[[] :8]。 熱軋雙相鋼 熱軋雙相鋼的生產(chǎn)工藝采用合適的化學(xué)成分，控制軋制和控制冷卻工藝，可以直接熱軋成雙相鋼鋼板或帶鋼。目前，普遍采用的工藝是控制帶卷的卷取溫度，即分為中溫卷取型和低溫卷取型兩類。(a).中溫卷取型直接熱軋雙相鋼 。其原理是適當(dāng)加入Cr, Mo等元素合金化后，控軋后奧氏體在連續(xù)冷卻過程中先析出一定數(shù)量鐵素體，然后在介于A→F和A→B轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)，由于奧氏體的穩(wěn)定化而存在一個(gè)“窗口”，即在A→F相變過程中碳在奧氏體中富聚，而使殘余下的奧氏體變得十分穩(wěn)定。并在“窗口”溫度下進(jìn)行卷取，即使在相當(dāng)慢的冷卻速度下，也不會發(fā)生A→B相變，最后采用快冷，使A→M相變，在室溫下獲得F+M組織[[] ,:Dual phase steels [J], :Ironmaking and Steelmaking,1996,23(6):471478.]。這種軋制方法需要選用合適成分和合理的控制軋制和控制冷卻工藝制度、卷取溫度在500~600℃左右，因而稱為中溫卷取型。如圖 5所示[[] 宋義全,[J].,13(4):5661]。為了使冷卻后的鋼材形成鐵素體馬氏體雙相組織，雙相鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變必須具備下述特性:①終軋后的鋼材在輸出輥道上冷卻的過程中，有形成大量多邊鐵素體的能力；②當(dāng)冷卻到鋼材卷取溫度時(shí)應(yīng)抑制珠光體最短孕育期，以保證不會形成珠光體；③應(yīng)具有較高的珠光體終了溫度，鋼材在合適的溫度卷取后，要避免形成珠光體；④在多邊鐵素體與貝氏體區(qū)間的間隙應(yīng)提供較大的溫度范圍(至少75℃)，在此溫度范圍不再發(fā)生轉(zhuǎn)變；⑤在鋼材卷取過程緩慢冷卻時(shí)，完全抑制貝氏體成核，保證卷取后不轉(zhuǎn)變成貝氏體，而完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這種直接熱軋雙相鋼，除了省去了附加熱處理工序外，其焊接性和疲勞特性也較熱處理雙相鋼好。而其缺點(diǎn)則表現(xiàn)在性能的一致性方面，難以準(zhǔn)確控制馬氏體和鐵素體的比例，性能的波動取決于工藝參數(shù)的波動，難以沿帶鋼全長及寬度方向上獲得一致的性能。另外，鋼的合金元素含量偏高，變形抗力較大，生產(chǎn)薄規(guī)格鋼板時(shí)比較難以控制鋼的溫度。圖 5 中溫卷取冷卻工藝圖(b).低溫卷取型熱軋雙相鋼中溫卷取型熱軋雙相鋼為提高奧氏體的淬透性，必須加入Cr和Mo。合金元素以抑制A→P的相變，這將導(dǎo)致成本提高。為克服這一缺點(diǎn)，日本幾家冶金工廠首先利用熱連軋后具有較長的輸送輥道和軋后強(qiáng)制冷卻設(shè)備的優(yōu)勢，開發(fā)了低溫卷取型熱軋雙相鋼。這一工藝特點(diǎn)是：在熱軋階段采用控制軋制工藝，軋后在輸出輥道上采用快速冷卻，將熱帶鋼迅速冷卻到Ms溫度以下，并進(jìn)行卷取。低溫卷取的冷卻工藝圖如圖 6所示。圖 6 低溫卷取冷卻工藝圖控制軋制工藝的終軋溫度應(yīng)控制在Ar3附近，甚至可以降低到析出少量鐵素體的A+F兩相區(qū)以促進(jìn)A→F相變。但是，溫度不能太低，以防止出現(xiàn)變形的鐵素體組織。若終軋溫度太高，鐵素體晶粒粗大，而且也容易出現(xiàn)A→B相變。卷取溫度必須低于Ms點(diǎn)溫度，一般在200℃以下，否則也容易出現(xiàn)A→B相變，同時(shí)也容易出現(xiàn)鐵素體的時(shí)效和馬氏體的自回火。卷取溫度太低，需要加大卷取能力，也會使板帶的屈強(qiáng)比偏高和板形惡化。為實(shí)現(xiàn)上述工藝，鋼中加入Si是有利的，它促進(jìn)C由F向A中擴(kuò)散，促使A→F相變，從而提高了奧氏體的穩(wěn)定性，因而卷取前允許用較小的冷速。Si還可以提高Ar3溫度，有利于鐵素體的析出。用這種工藝生產(chǎn)的雙相鋼有Mn鋼、SiMn鋼、MnCr鋼。日本新日鐵公司將這種應(yīng)用低合金SiMn鋼生產(chǎn)熱軋雙相鋼的方法叫做“雙相軋制工藝”。~(),終軋溫度為780~800℃，卷取溫度低于375℃，其拉伸性能為，≤380MPa,σb =600MPa，, δ≥28%，日本的這種工藝比較歐美開發(fā)的MnSiCrMo系，在材料上節(jié)省了較昂貴的Cr、Mo，但在卷板上因卷取溫度低，需要大功率的卷板機(jī)器[[] [碩士論文].上海:上海大學(xué)，2002年]。國內(nèi)的東北大學(xué)在包鋼的csp上產(chǎn)線上采用超快冷設(shè)備開發(fā)出性能優(yōu)良的540MPa級熱軋雙相鋼；屈服強(qiáng)度達(dá)到335~355MPa,抗拉強(qiáng)度在555~565MPa之間，仲長率≥31%，屈強(qiáng)比≤，其實(shí)驗(yàn)工藝圖如圖 7所示 [2]。圖 7 包鋼利用超快冷生產(chǎn)雙相鋼工業(yè)試驗(yàn)工藝圖雖然熱軋雙相鋼的生產(chǎn)受輸出輥道、層流冷卻、卷取等設(shè)備的限制(要有先進(jìn)的大型的熱軋?jiān)O(shè)備大功率的卷取機(jī)，但是不需要添加熱處理設(shè)備的消耗能量，增加成本，是中高強(qiáng)度鋼板發(fā)展的方向。熱軋雙相鋼用于較厚規(guī)格的板材(比如大于3mm)，其生產(chǎn)工藝方法不需要附加的熱處理和退火設(shè)備，一般軋鋼廠都可進(jìn)行生產(chǎn)，但對終軋溫度、終軋后冷卻速率和卷取溫度都有一定要求，不同的鋼種、不同的合金含量，其工藝參數(shù)也相對變化。工藝過程比較復(fù)雜，鋼板卷取后不同部位的冷卻速率不同，也會影響性能的均勻性。具體困難有兩個(gè)：(1)從完全奧氏體化后冷卻下來，難以得到鐵素體和馬氏體體積分?jǐn)?shù)的最佳比例，而熱處理雙相鋼從兩相區(qū)加熱淬火，可容易地控制兩相比例。(2)熱軋帶鋼軋后在輸出輥道上迅速冷卻到卷取溫度，然后緩慢冷卻，難以控制熱卷冷卻條件，從整個(gè)帶鋼長度和寬度上難以均勻冷卻，而在連續(xù)退火線上生產(chǎn)雙相鋼則較容易控制。 影響熱軋雙相鋼組織和性能的因素影響熱軋雙相鋼組織和性能的因素有很多，其中主要是合金元素、終軋溫度、終軋后的待冷時(shí)間和開始冷卻的溫度、終軋后的冷卻速度和卷取溫度等，而這些因素又相互聯(lián)系。(1) 合金元素合金化元素主要影響鋼的基體，而微合金化元素除了溶質(zhì)原子的拖拽作用外，幾乎是通過第二相的析出而影響鋼的顯微組織結(jié)構(gòu)。微合金化的基本原理在于其在鋼中的固溶、偏聚和沉淀作用，尤其是微合金化元素與碳、氮的交互作用，產(chǎn)生了諸如晶粒細(xì)化、析出強(qiáng)化、再結(jié)晶控制、夾雜物改性等一系列的作用。合金元素對鋼的相變行為的影響如圖 8所示[[] 吳瑋 ,2006,（3）:49~63]：1) C在雙相鋼中不再以固溶強(qiáng)化為主，但仍顯著影響所有的相變過程，并控制最終的組織和力學(xué)性能。為保證有較大的鐵素體轉(zhuǎn)變區(qū)，需控制其在較低含量。控制C富集于亞穩(wěn)奧氏體區(qū)域并避免其以滲碳體析出，可獲得多邊形鐵素體基體彌散分布強(qiáng)化相的雙相組織。對于其它性能，如焊接性等，也要求限制C含量，而C過低(%)則不易得到雙相織，為使鋼種獲得較為合理的鐵素體和強(qiáng)化相雙相組織，~%時(shí)較為適宜。圖 8 合金元素對鋼的相變行為的影響2) Mn是明顯的影響臨界區(qū)退火時(shí)奧氏體形成動力學(xué)的元素之一，其主要影響奧氏體生成后向鐵素體長大的過程以及奧氏體與鐵素體的最終平衡過程，它是擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，在中間緩冷階段延遲珠光體和貝氏體的形成，提高鋼的淬透性，促進(jìn)在緩冷結(jié)束后的強(qiáng)制冷卻過程中形成馬氏體。因此當(dāng)含錳量較低時(shí)，鐵素體相變后的殘余奧氏體不穩(wěn)定，在冷卻過程中容易相變?yōu)樨愂象w組織，但如果含錳量過高，將會過分穩(wěn)定奧氏體，抑制硅元素促進(jìn)鐵素體析出的作用，使鐵素體析出量變少，殘余奧氏體的含碳量減少，反而降低了緩冷后鋼的淬透性。在連續(xù)退火生產(chǎn)的雙相鋼中，錳可以改善雙相鋼的延性，提高斷裂真應(yīng)變，并改善斷口組織形貌，當(dāng)硅和錳同時(shí)存在時(shí)，則效果更明顯[[] ,2007:5~6],在組織方面，添加Mn可細(xì)化馬氏體板或條的尺寸[[] S. Morito, T. Makic, et al. Effect of block size on the strength of lath martensite in low carbon steels. Materials Science and Engineering, 2006, A 438440:237240]。3) Si屬于置換型合金元素，通過固溶強(qiáng)化可提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)硅是鐵素體的形成元素，通過相變時(shí)成分的再分布，使碳向未轉(zhuǎn)變的奧氏體中富集，進(jìn)而提高奧氏體的淬透性能，有利于在第二階段快速冷卻階段中形成馬氏體。在一定的緩冷溫度下，含硅量較高鋼的抗拉強(qiáng)度低于含硅量較低鋼的抗拉強(qiáng)度。硅的排碳作用也能加速鐵素體中的碳向尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體中擴(kuò)散，使奧氏體的穩(wěn)定性增強(qiáng)，因而抑制了貝氏體轉(zhuǎn)變，拓寬了奧氏體亞穩(wěn)區(qū)。Si作為一種排碳性元素，在雙相鋼中主要起著凈化鐵素體、增加奧氏體穩(wěn)定性以及固溶強(qiáng)化的作用，此外，Si提高了碳在鐵素體中的活度，抑制鐵素體和馬氏體界面處碳化物的形成[[] , J. Y. Too,Development in Strong, Ductile Duplex FerriticMartenstic Steels, and Morris, ed, AIME, New York, ，1979, pp. 183201]。但過量的Si會聚集在雙相鋼表面并產(chǎn)生一層氧化膜，不利于軋制和鍍鋅[[] B Hopf，C Biema