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热轧双相钢以优异的综合性能使其能够广泛的应用于汽车、石油、船舶和建筑等领域。传统工艺生产的高温卷取型Cr-Mo系热轧双相钢因添加昂贵合金,使其成本较高,而低温卷取型Mn-Si系热轧双相钢却存在工艺参数尤其是冷却工艺控制困难和表面质量差的缺点,且不论Cr-Mo系还是Si-Mn系热轧双相钢,牌号都以DP500/600为主。以低Si含Nb的成分设计和简单冷却工艺为特色的热轧700MPa以上级双相钢的研制还未见报道。 本文以两种成分的实验钢(低Si-Mn-Nb及Si-Mn钢)为研究对象,通过热模拟和热轧实验,研究实验钢动态、静态再结晶和低温区形变诱导铁素体相变行为,以及工艺参数对双相组织和性能的影响。在实验室条件下,针对低Si-Mn-Nb钢采用未再结晶控轧、简单冷却工艺等方法,成功开发700MPa以上级高强度超细晶热轧双相钢,大幅度降低了合金和生产成本,提高了钢材性能,具有极其广泛的市场前景。实验坯料厚度60mm,成品厚度3mm,组织性能指标优异:M％:10-25％; Rm:700-800MPa;屈强比:0.6-0.7;n值:0.16-0.20;延伸率:22.5-25％。 本文主要的工作及研究成果如下: 1.通过热模拟实验,对实验钢的动态再结晶和静态再结晶行为进行了研究。结果表明:与Si-Mn钢相比,由于Nb对动态再结晶的抑制作用,导致低Si-Mn-Nb钢再结晶激活能增大,并且,在相同的变形温度和应变速率条件下发生动态再结晶的临界应变量增大。低Si-Mn-Nb钢在1050℃、应变速率为0.1/s、变形量为0.8的条件下,由于动态再结晶的发生使奥氏体晶粒尺寸由65μm减小到约15μm。低Si-Mn-Nb钢在温度低于静态再结晶临界温度时,静态再结晶激活能不再为常数,而是温度的函数。 2.对低Si-Mn-Nb钢的超细晶奥氏体在低温区(780-900℃)的形变诱导铁素体相变行为进行了研究。结果表明,在原始奥氏体晶粒为4.2μm的条件下,形变诱导铁素体相变发生的临界应变量和生成的铁素体含量均由变形温度和变形速率共同决定。在780℃时,以10/s的应变速率经0.8变形后得到了平均晶粒尺寸为2-3μm,百分含量接近80％的形变诱导铁素体。 3.通过热模拟实验研究了变形参数对低Si-Mn-Nb钢组织的影响。结果表明:减小原始奥氏体晶粒尺寸和增大变形量均有利于提高铁索体的百分含量,并且细化铁素体晶粒。另外,降低连续冷却速率,有利于提高铁素体的百分含量,但是,铁素体晶粒尺寸增大。在720-810℃之间变形时,随着变形温度的降低,铁素体的百分含量先增大后减小,铁素体晶粒尺寸减小,铁素体硬度增大。 4.通过热轧实验,研究了终轧后采用空冷/超快冷的冷却工艺时,终轧温度对两种实验钢组织及性能的影响。对于低Si-Mn-Nb钢,最佳的终轧温度在820℃左右,实验钢的抗拉强度达到800MPa以上,屈强比低于0.7,延伸率达到25％,晶粒尺寸约为3-4μm;对于Si-Mn钢,最佳的终轧温度应在810℃-860℃之间,可得到抗拉强度达到700MPa左右,屈强比低于0.6,n值高于0.2,延伸率在27％以上的优质双相钢板。 5.通过热轧实验,研究了终轧后采用连续冷却工艺时,终轧温度对两种实验钢组织及性能的影响。对于低Si-Mn-Nb钢,最佳的终轧温度在810℃-850℃之间,可得到抗拉强度750MPa以上,屈强比低于0.66,n值大于0.17,延伸率高于22.5％的双相钢板;对于Si-Mn钢,最佳的终轧温度在850℃左右,此温度区间内得到的双相钢板的抗拉强度接近700MPa,屈强比低于0.6,n值大于0.2,延伸率达到28％。