980 MPa級冷軋雙相鋼高溫變形行為研究

肖洋洋，冷德平，景宏亮

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心 安徽馬鞍山 243003)

為了順應汽車輕量化的發(fā)展需求，抗拉強度在340 MPa以上的高強鋼以及抗拉強度在780 MPa以上的超高強鋼在汽車制造中的用量越來越大。雙相鋼因其具有高強度、低屈強比、良好的焊接和涂裝性能等一系列優(yōu)點，目前已發(fā)展成為應用最廣、用量最大的汽車用先進高強度鋼(AHSS)。在應用強度方面，目前對于980MPa級冷軋雙相鋼，國內(nèi)寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼、唐鋼、邯鋼等鋼企均已具備生產(chǎn)能力。但是，隨著汽車用鋼強度的提高，特別是當抗拉強度達到980 MPa以上之后，其生產(chǎn)制造難度及其對設備的要求也越來越高。這類高強鋼普遍存在合金成本高、冷熱軋銜接困難以及成材率低等生產(chǎn)問題[1]-[4〗。因此，開展980 MPa級冷軋雙相鋼在高溫熱軋過程中的各工藝參數(shù)對其變形抗力的研究十分必要。

本工作利用Gleeble-2000熱模擬試驗機對實驗鋼進行高溫單道次壓縮實驗，對980 MPa級冷軋雙相鋼高溫變形行為進行了研究，研究內(nèi)容對DP980實際生產(chǎn)中熱軋或者熱加工工藝的制定和優(yōu)化具有指導意義。

1 實驗

1.1 實驗材料及化學成分

實驗材料取自M鋼工業(yè)生產(chǎn)的980 MPa冷軋雙相鋼連鑄板坯，化學成分質(zhì)量分數(shù)詳見表1。

表1 DP980成分范圍(質(zhì)量分數(shù))

1.2 單道次壓縮實驗

利用鋸床、車床和線切割制備尺寸為8 mm×15 mm的圓柱形熱模擬試樣。利用Gleeble-2000熱模擬試驗機進行單道次壓縮實，并根據(jù)實驗結(jié)果繪制出需要的應力-應變曲線。具體實驗工藝如圖1所示。

圖1 單道次壓縮實驗具體方案

2 結(jié)果與討論

動態(tài)回復和動態(tài)再結(jié)晶是金屬材料在高溫變形過程中通常會發(fā)生的兩種形式的軟化行為，其對再結(jié)晶對變形抗力、相變過程及相變產(chǎn)物的組織和性能都有重要影響[5]。我們通過觀察高溫變形過程中的流變應力變化，可以判斷動態(tài)回復與動態(tài)再結(jié)晶是否發(fā)生[6]-[8]。

2.1 變形溫度對980 MPa級冷軋雙相鋼流變應力的影響

圖2為應變速率分別為0.01 s-1、0.1 s-1、0.5 s-1、1 s-1和5 s-1時，實驗鋼在900 ℃-1150 ℃不同溫度下的應力-應變曲線?？梢园l(fā)現(xiàn)，在變形量與應變速率不變的情況下，流變應力隨著形變溫度的升高而降低。說明實驗鋼動態(tài)再結(jié)晶容易在高溫變形過程中發(fā)生，這主要是由于高溫時金屬原子的熱振動為塑性變形創(chuàng)造有利條件，使得材料的變形阻力減小，提高了材料的變形能力[7]、[8]。當變形溫度為1150 ℃時，試驗鋼在本實驗的應變速率范圍內(nèi)均可發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶行為。

2.2 應變速率對980 MPa級冷軋雙相鋼流變應力的影響

圖2 不同變形溫度條件下DP980實驗鋼應力-應變曲線

圖3為變形溫度分別為900 ℃、950 ℃、1000 ℃、1050 ℃、1100 ℃和1150 ℃條件下，不同應變速率時DP980實驗鋼的應力-應變曲線。從圖中可以看出，在變形量和變形溫度一致的條件下，隨著變形速率的增大，試驗鋼變形過程中流變應力隨之增加。這是由于應變速率增加，變形時間減少，導致變形過程中不足以發(fā)生動態(tài)回復和動態(tài)再結(jié)晶[8]。這導致在高應變速率條件下材料變形中產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象來不及消除或者完全消除，而保留下來加工硬化部分使流變應力進一步增加。當應變速率0.1 s-1時，變形溫度在900 ℃-1150 ℃時都易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，而當應變速率0.5 s-1時，動態(tài)再結(jié)晶難以發(fā)生。變形溫度大于1100 ℃時，試驗鋼在設定的各應變速率下均有明顯的峰值，呈典型的動態(tài)再結(jié)晶特征。

圖3 相同變形溫度、不同應變速率時DP980壓縮實驗應力應變曲線

3 結(jié)論

在變形量和變形溫度一致的條件下，流變應力隨著變形溫度的升高而下降，變形溫度越高實驗鋼動態(tài)再結(jié)晶越易發(fā)生，當溫度1100 ℃時，試驗鋼易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。

在變形量和變形溫度一致的條件下，隨著變形速率的增大，試驗鋼變形過程中流變應力隨之增加，同時應變速率增加導致變形時間減少，變形過程中來不及發(fā)生動態(tài)回復與動態(tài)再結(jié)晶。當應變速率0.1 s-1時，試驗鋼動態(tài)再結(jié)晶比較容易發(fā)生。

為降低軋機負荷同時改善熱軋板型，對于980 MPa級冷軋雙相鋼建議采取高溫終軋和低速軋制工藝，以提高熱軋生產(chǎn)穩(wěn)定性降低生產(chǎn)成本。