对IF钢组织性能影响因素的要点.doc

对IF钢组织性能影响因素的分析 IF钢(Interstitial Free Steel)又叫无间隙原子钢，是继沸腾钢与铝镇静钢之后自动化工业广泛应用的又一代深冲用钢。IF钢的特点是含碳量很低，加入Ti和Nb之后，形成Ti和Nb的C、N化合物。由于钢中无间隙原子，而使其具有优异的深冲性能：高塑性应变比、高延伸率、高硬化指数以及较低的屈强比，并具有优异的非时效性，因此被誉为第三代超深重用钢而广泛应用于汽车制造等行业[1]。IF钢按添加的微合金元素不同，通常分为Ti—IF钢、Nb—IF钢和(Nb+Ti)一IF钢，影响IF钢组织性能的因素有很多，总结起来有两大类：一是材质本身的因素，包括所含化学成分的影响，二是加工工艺的影响。下面分别就两方面的影响因素予以具体阐述。首先，介绍一下IF钢的成型性及其评价。 （一）IF钢的成型性及其评价 汽车用钢板几乎全部经过冲压成型，所以成型性的好坏是材料面临的首要问题。所谓成型性是指钢板在承受变形过程中抵抗失效的能力。它除了与材料本身特性有关外还与变形条件有关。评价钢板成型性能的指标有两大类，即基本成型性能指标和模拟成型性能指标。前者是对材料本身性能的反映，取决于材料生产过程中的冶金因素；后者是对材料在某种变形条件下成型性能的反映，与具体的变形工艺有关。与上述两大类成型性能指标相对应的实验方法中，应用最广泛的的成型性能实验是单向拉伸实验，而Swift冲杯实验、扩孔实验、极限拱高实验都是模拟成型性能实验。 单向拉伸实验获得两个主要的基本成型指标：加工硬化指数(n值)和塑性应变比(r值)，同时还可获得屈服强度(Ys)、拉伸强度(Ts)和延伸率等。 加工硬化指数(n值)是钢板在塑性变形过程中形变强化能力的一种量度，是评价板材在拉胀时成形性能的指标。钢板在成形过程中，变形大的部位首先硬化，n值越高，硬化程度越强，变形越困难，促使变形小的部位的金属向变形大的部位流动，使整体钢板变形区域均匀，从而提高了钢板的成形性能。 r值是将金属薄板单轴拉伸到产生均匀塑性变形时，试样标距内宽度方向的真应变与厚度方向的真实应变之比，其大小标志了薄板深冲性能的好坏，它反映了薄板承受拉力时抵抗厚度变薄的能力，是薄板塑性各向异性的一种量度。r越大，成型性越好。IF钢冷轧产品多用于冲压变形非常复杂的深拉延成形件和胀形一深拉成形件，影响其成形性能的最主要的指标是塑性应变比(r值)，r值高表示钢板在冲压变形时不易在厚度方向变形，即不易减薄，而冲裂时是先变薄再断裂，不易变薄即不易断裂，表示钢板具有良好的成形性能；r值越小，钢板厚度方向越容易变薄，即越容易冲裂。r值大小与钢板的织构有关。{111}织构是提高r值的有利织构。对于钢板，当轧制变形量较大时，会出现择优取向，即大部分(或相当多的一部分)晶粒之间至少有一个晶面或者晶向相互平行或者接近平行起来，产生形变织构；钢的退火再结晶是一个形核及长大的过程，核在什么位置生成及那些核最终长大很大程度受到变形晶粒取向的影响，所以，钢在再结晶后会生成再结晶织构，或称作退火织构。相关研究和生产实践均证实，冷轧板的r值高低主要取决于钢板的织构，{111}织构愈强、{100}织构愈弱则r值愈高。在深冲冷轧板的生产中，从成分设计、冶炼、热轧、冷轧到连续退火各工艺环节中无不考虑到在最终产品中充分获得{111}类型织构(所谓有利织构)以保证深冲性能。织构控制是钢冷轧产品生产中的核心问题，钢板中具有{111}取样的晶粒的体积比越大，r值越高[2]。 总之，由单向拉伸性能试验所确定的r值和n值能很好地衡量材料成型性的好坏。r值和n值愈高，材料的成型性愈好。 （二）化学成分对IF钢性能的影响 1．IF钢存在微量固溶碳时对其力学性能的影响 （1）对钢板r值的影响[3] 当IF钢存在微量固溶碳时对再结晶织构有严重的影响，随着钢中固溶碳的增加，{111}织构急剧减弱，{100}增强，r值下降。主要原因是在连续退火过程中，随着固溶碳的增加，再结晶形核率增加而晶粒长大速度不变，从而导致非{111}取向晶粒的形核增加，最终造成钢板的具有{111}取向晶粒数量减少，r值变小。 （2）对钢板时效性的影响 IF钢的一个主要特征就是无时效性，但钢中出现微量固溶碳时，会产生应变时效。平整具有一定的变形量，会在钢板中产生一定数量的位错。钢板放置一段时间后，钢中固溶的碳会向位错处扩散，碳和位错相互作用形成柯氏气团，造成应变时效，从而使钢板的屈服强度增加，成形性能下降，更为重要的是，当冲压零件的变形量或零件的某一区域变形量介于1.5％～10％时，零件表面可能会出现拉伸应变痕，严重的降低零件的表面质量。 （3）对冷轧板n值的影响[4] 影响n值的主要因素是钢板的纯净度及铁素体晶粒大小。为了获得高的n值，必须提高钢板的纯净度，即减少钢中碳的含