雙相鋼的生產(chǎn)工藝
熱處理雙相鋼的生產(chǎn)工藝 現(xiàn)貨價格查詢
生產(chǎn)熱處理雙相鋼可在連續(xù)退火生產(chǎn)線上進(jìn)行，亦可在批量退火爐中進(jìn)行。連續(xù)退火生產(chǎn)線是近年來發(fā)展的一種新技術(shù)，與批量退火相比，連續(xù)退火的優(yōu)點(diǎn)是：（1）鋼板的表面質(zhì)量好；（2）退火成本低；（3）產(chǎn)品的適應(yīng)性（鋼板的長短、寬窄等）強(qiáng)；（4）鋼板的平整性得到改善；（5）溫度控制比批量退火好，沿盤卷長度上的鋼板性能較均勻；（6）加熱和保溫時間短，冷卻速度快，生產(chǎn)效率高。由于在加熱后，冷卻速率的變化范圍寬（從空冷、噴霧冷卻到水淬），因此特別適合于生產(chǎn)雙相鋼。但采用快速冷卻時，在時效溫度下終止冷卻有一定困難，故需補(bǔ)充回火，以保證鋼板的抗時效穩(wěn)定性。
日本稱水淬連續(xù)退火生產(chǎn)雙相鋼的工藝為CAL HiTEN法，其工藝過程為：將冷軋鋼帶加熱到800℃左右，保溫很短時間后，在水淬設(shè)備中以2000℃/s的速率冷卻到室溫。在這樣高是冷卻速度下，即使奧氏體中不含合金元素，也可以變成馬氏體，并保持了鋼板的良好形狀。但冷卻后，鐵素體中保留了較高的固溶碳，為減少鐵素體中固溶碳，水淬后的鋼板應(yīng)在200℃左右進(jìn)行非常短時間的回火處理（通常1min），此時，鐵素體中有相當(dāng)一部分固溶碳析出，但仍保留烘烤硬化所必須的固溶量（約0.003%）。加熱、保溫和冷卻過程用電子計算機(jī)自動控制，保證了鋼板性能的均勻性和重現(xiàn)性。
日本鋼管（株）福山制鐵所于1978年建成并投產(chǎn)了CAL HiTEN生產(chǎn)線，采用的熱處理工藝為750~800℃加熱后水淬，250~300℃回火1min。所生產(chǎn)的雙相鋼牌號為NKBH40、NKBH50、NKBH60，其化學(xué)和力學(xué)性能分別與11-1中的NKCA-40H、NHCA-50H、NHCA-60H相當(dāng)，實測的烘烤硬化量分別為112.7MPa、88.2MPa、108MPa。
采用這種工藝和設(shè)備生產(chǎn)的雙相鋼，由于合金元素含量不高，鋼板本身價格便宜，同時鋼板具有良好的成形性、高的烘烤硬化性、室溫抗時效穩(wěn)定性以及良好的電阻點(diǎn)焊性和油漆耐蝕性，這類鋼板已用于制造汽車車身面板。
采用改造的鍍層生產(chǎn)線處理雙相鋼的工藝流程示意圖見圖11-2。由于這種設(shè)備加熱和冷卻速度的限制，在這種設(shè)備上生產(chǎn)的雙相鋼通常含有一定的合金元素，以細(xì)化晶粒和提高淬透性。
熱處理雙相鋼也可在周期退火爐中生產(chǎn)。當(dāng)采用這種設(shè)備時，鋼中應(yīng)含有較多的提高淬透性的元素、或者通過控制熱軋后的盤卷工藝，進(jìn)一步調(diào)整鋼板在冷軋后退火冷卻時的淬透性，以保證在所采用的冷卻條件下，得到理想的雙相組織。在熱處理雙相鋼的生產(chǎn)中，有時可以通過調(diào)整和控制加熱溫度和冷卻速率，并與鍍鋅工藝相結(jié)合，生產(chǎn)出鍍層雙相鋼板。
美國已采用周期退火爐生產(chǎn)了熱處理雙相鋼VAN-QN系列，該鋼經(jīng)1063K加熱3min后空冷，力學(xué)性能見表11-2，其中VAN-QN80雙相鋼在均勻變形階段具有兩個n值，n1=0.24，n2=0.19；表面磨光試樣的彎曲疲勞極限為305.8MPa，經(jīng)14%冷變形，疲勞極限高到340.6MPa。FLD0為0.41；而VAN-QN系列雙相鋼的抗拉強(qiáng)度與硬質(zhì)相體積分?jǐn)?shù)、晶粒大小和回歸關(guān)系為
σb=367+10.37fm+6.903d-1/2
均勻伸長率與抗拉伸強(qiáng)度的關(guān)系見圖11-3。三個強(qiáng)度接別的供貨狀態(tài)及冷軋變形14%后的力學(xué)性能和疲勞強(qiáng)度列于表11-4。
圖11-3工業(yè)生產(chǎn)條件下生產(chǎn)的熱處理雙相鋼VAN-QN系的均勻伸長率與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系。
表11-4 VAN-QN系列的力學(xué)性能和疲勞強(qiáng)度（或壽命）
熱軋雙相鋼的生產(chǎn)工藝
熱軋雙相鋼的生產(chǎn)工藝流程大體可分為兩種：一種是以美國克里斯鉬公司開發(fā)的Mn-Si-Cr-Mo熱軋雙相鋼為代表。其工藝流程示意圖見圖11-4，即板坯在1150-1315℃加熱后，以大壓力下量短時間進(jìn)行軋制，終軋溫度為870~925℃，軋材在冷床上以28℃/s的冷卻速度冷至卷取窗（鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線上的壓穩(wěn)奧氏體穩(wěn)定區(qū)）進(jìn)行盤卷。在冷床上冷卻時鋼中析出部分鐵素體，盤卷冷卻后獲得雙相鋼。工藝過程容易進(jìn)行，板卷性能也較均勻。加拿大的底法斯科公司采用這種工藝生產(chǎn)了熱軋雙相鋼ARDP，其拉伸性能見表11-2。當(dāng)板厚為3.4mm時，F(xiàn)LDo為0.42，用該雙相鋼制造GM“E”型小汽車輪盤可使質(zhì)量減少5%~100%，且成形良好。
另一種熱軋雙相鋼的生產(chǎn)工藝是：在熱軋或熱軋后的冷卻過程中使鐵素體從奧氏體中析出，然后快遞冷卻到Ms點(diǎn)以下進(jìn)行盤卷，最終獲得雙相鋼組織，用這種工藝生產(chǎn)雙相鋼有錳鋼、Si-Mn鋼、Mn-Cr鋼。日本新鐵（株）將這種應(yīng)用低合金Si-Mn鋼生產(chǎn)熱軋雙相鋼的方法叫“雙相軋制工藝”，其工藝過程示意圖見圖11-5。例如板厚為2.47~3.31mm的Si-Mn鋼（成分為0.07%C、0.50%Si、1.3%Mn、0.03%Al、0.02%P），終軋溫度為780~800℃，盤卷溫度低于375℃，其拉伸性能為：σ0.2≤380MPa，σb≥600MPa，屈強(qiáng)比≤0.57，et≥58%，極限擴(kuò)孔比≥1.4。而由轉(zhuǎn)爐練的Mn-Cr鋼（成分為0.05%C、1.5%Mn、0.30%Cr），終軋溫度740~780℃，急冷到350℃以下溫度進(jìn)行盤卷，得到的熱軋雙相鋼的性能為：σ0.2
11.3.3兩種雙相鋼的生產(chǎn)工藝和特點(diǎn)比對比
熱軋雙相鋼用于較厚規(guī)格的板材（3mm以上），其生產(chǎn)工藝方法不需要附加的熱處理和退火設(shè)備，一般軋鋼都可以進(jìn)行生產(chǎn)，但對終軋溫度、終軋后的冷卻速率和盤卷溫度都有一定的要求，不同鋼種、不同合金含量，其工藝參數(shù)亦應(yīng)相地變化。工藝過程比較復(fù)雜，鋼板盤卷后不同部位的冷卻速率不同，亦會影響性能的均勻性。
熱處理雙相鋼多用于較薄規(guī)格的冷軋板材，其生產(chǎn)工藝研究較多，生產(chǎn)方法日趨成熟，鋼板性能也較穩(wěn)定；但這種生產(chǎn)方法需要熱處理設(shè)備和能量消耗，增加了鋼材的成本。
歐洲和北美的熱軋雙相鋼均含有Mn、SI、Cr、Mo等元素，并加入少量稀土，以控制夾雜物的形狀和板材橫向性能。這類熱軋雙相鋼的工藝性能較好，工藝操作也較容易，但由于合金元素含量較高，故鋼板價格較高。
日本利用“雙相軋制”工藝生產(chǎn)的熱軋雙相鋼多為C-Mn、C-Mn-Si系，C-Mn-Cr系。這些熱軋雙相鋼的工藝性能較差，工藝參數(shù)要求較嚴(yán)格，工藝實現(xiàn)相對要困難些，尤其是終軋后的冷卻工序，控制較困難。但鋼中合金元素含量較少，因此價格便宜。
美國在周期退火爐中生產(chǎn)的熱處理雙相鋼為VAN-QN系，為了提高鋼的淬透性加入少量鉬，工藝過程較簡單，但鋼板價格較高。
日本由于設(shè)備較先進(jìn)（連續(xù)退火生產(chǎn)線），熱處理雙相鋼多為低碳系，低C-Mn系，鋼中基本不含合金元素，鋼板價格較評議。但由于采用水淬工藝，故需補(bǔ)充回火以降低鐵素體中的固溶碳，提高雙相鋼的延性。
不論熱處理或熱軋雙相鋼，鋼的化學(xué)成分范圍均較窄、即合金成分范圍均應(yīng)精選，這樣可使合金的性能波動范圍窄些。
從化學(xué)成分和力學(xué)性能的關(guān)系來看，雙相鋼的最終性能和鋼化學(xué)成分似乎關(guān)系不大?；瘜W(xué)成分是通過影響工藝參數(shù)而影響性能，如按不同的的工藝參數(shù)生產(chǎn)的雙相，其組織組成相當(dāng)，雙相鋼的性能也類似。當(dāng)然固溶強(qiáng)化元素對雙相鋼的延性亦有一定影響，但和馬氏體積分?jǐn)?shù)相比，則處于較次要地位。
一般熱處理雙相比熱軋雙相鋼具有更好的均勻伸長率和更高的r值，但是由于硬質(zhì)相分布特征上的差異，熱軋雙相鋼具有更好的冷彎性能。
熱處理雙相鋼多用于小變形的汽車沖壓構(gòu)件，如車身面板、車門內(nèi)板和外板以及行李蓋板等，回彈和壓痕抗力是重要的使用性能和工藝性能指標(biāo)。熱軋雙相鋼多用于運(yùn)動構(gòu)件和安全構(gòu)件，如車輪、大梁、保險杠等，疲勞強(qiáng)度和撞擊吸能是重要的使用性能指標(biāo)。
