冷軋板熱處理工藝優化實驗范文

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摘要:

采用正交試驗的方法確定兩相區溫度、冷卻速率、過時效溫度對DP590冷軋板組織性能的影響。實驗結果表明:冷卻速率為30℃/s，過時效溫度為330℃時，奧氏體相變成馬氏體的量大大減少;DP590最佳熱處理工藝為兩相區溫度780℃、快冷速率60℃/s、過時效溫度280℃。

關鍵詞:

冷軋板;雙相鋼;熱處理;正交試驗

采用先進高強鋼板代替傳統低碳鋼板以減輕車身重量，降低油耗和污染，已經成為汽車發展的主要趨勢。作為一種先進高強鋼，雙相鋼在汽車工業中的應用日益廣泛〔1－2〕。采用先進高強鋼板代替傳統低碳鋼板以減輕車身重量，降低油耗和污染，已經成為汽車發展的主要趨勢〔3〕。雙相鋼作為一種汽車用先進高強鋼，兼顧了成型性能與強度〔4－7〕。對于冷軋雙相鋼，熱處理工藝參數的變化對其最終組織性能有很大影響〔8〕。為了確定最優熱處理工藝參數，本文采用正交試驗的方法〔9－10〕，利用CAS－300Ⅱ型連退模擬試驗機進行退火實驗，并分析其組織性能，尋求各個試驗參數的最優水平組合，減少實驗次數，確定最優工藝，指導雙相鋼的生產。

1實驗材料和正交試驗方案

1．1實驗材料本實驗采用某冷軋廠提供的1．4mm厚的DP590冷硬板，根據CAS－300連續光亮退火模擬實驗機的要求制成500mm×150mm標準樣。其化學成分(質量分數/%)如表1所示。

1．2正交試驗方案本實驗選取兩相區溫度、冷卻速率、過時效溫度這三個對組織性能影響較大的工藝參數為實驗因素。其中兩相區溫度選取780℃、800℃、820℃三個水平，快冷速率選取30℃/s、60℃/s、100℃/s三個水平，過時效溫度選取250℃、280℃、330℃三個水平，進行三因素三水平正交試驗。其他工藝參數:加熱速率30℃/s;緩冷速率2℃/s;快冷開始溫度680℃;過時效時間400s。表3中第二、三、四列中數字為各因素的水平，一共進行9組實驗。從表3中可以看到:(1)任一列的各水平出現次數相等。(2)任一列的各水平都出現，使得部分試驗中包括了所有因素的所有水平。(3)任兩列所有水平組合都出現，使任意兩因素間的試驗組合為全面試驗。(4)任兩列間所有水平組合出現次數相等，使得任一因素各水平的試驗條件相同。這就保證了在每列因素各水平的效果中，最大限度地排除了其他因素的干擾。從而可以綜合比較該因素不同水平對試驗指標的影響情況。另一方面，由于正交表的正交性，正交試驗的試驗點必然均衡地分布在全面試驗點中，具有很強的代表性。因此，部分試驗尋找的最優條件與全面試驗所找的最優條件，應有一致的趨勢。因此，所設計的9組實驗代表性強，能夠較好地反映全面試驗的情況。

2實驗結果與分析

2．1顯微組織圖1為實驗鋼經4%硝酸酒精溶液腐蝕后的顯微組織圖片，其中灰黑色的為馬氏體組織，白色的為鐵素體基體。從圖中可以看到，不同方案下，實驗鋼的兩相組織有一定區別，馬氏體晶粒大小也有明顯區別。其中，1號實驗鋼馬氏體晶粒較為細小，呈島狀分布于鐵素體基體間。

3號實驗鋼馬氏體體積分數較小，約為17%，這是由于冷卻速率小(30℃/s)，過時效溫度高(330℃)使得奧氏體相變成馬氏體的量大大減少。從圖中還可以看到，4號實驗鋼的馬氏體相體積分數最大，約為27%。圖2為實驗鋼經Lepera試劑腐蝕后的金相照片，其中灰色的為馬氏體組織，灰黑色的為鐵素體基體。從圖中可以看到，不同方案下，馬氏體晶粒大小以及形貌有明顯區別。1號實驗鋼馬氏體晶粒最為細小，呈島狀分布于鐵素體基體間，這主要是由于1號實驗鋼退火溫度低，因此奧氏體晶粒來不及長大，晶粒較為細小，加之過時效溫度低，使馬氏體晶粒細小。

2．2力學性能表4為正交試驗方案下各實驗鋼力學性能參數，綜合表中各實驗鋼的力學性能參數，可以得到4號實驗鋼的綜合力學性能最優秀，其屈強比低，強度高，延伸率好，其熱處理工藝參數為:兩相區溫度780℃、快冷速率60℃/s、過時效溫度280℃。

3結論

(1)3號實驗鋼冷卻速率小(30℃/s)，過時效溫度高(330℃)使得奧氏體相變成馬氏體的量大大減少。4號實驗鋼的馬氏體相體積分數最大，約為27%。1號實驗鋼退火溫度低(780℃)，且過時效溫度低(250℃)，使馬氏體晶粒細小。(2)4號實驗鋼屈強比低，強度高，延伸率好，綜合性能最為優異。其熱處理工藝參數為:兩相區溫度780℃、快冷速率60℃/s、過時效溫度280℃。

參考文獻

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〔10〕董如何，肖必華，方永水．正交試驗設計的理論分析方法及應用〔J〕．安徽建筑工業學院學報(自然科學版)，2004，6(12):103－106．

作者：霍剛 金鑫 李振興 李長生 單位：本鋼第三冷軋廠 東北大學 軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室