低碳冷轧钢板成形性能应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,BREAD PPT,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,低碳冷轧钢板成形性能应用,目录,CONTENTS,课题立项背景和意义 2,试验内容 3,关键技术及创新点 26,存在问题与缺乏 27,知识产权 28,一、课题立项背景和意义,低碳冷轧钢板中酸溶铝含量、碳含量、晶粒尺寸形态、碳化物析出数量、形态分布，是影响钢板成形性能的关键因素，实验室通过定量分析影响因素与成形性能关系， 提出DC01碳含量、酸溶铝含量合理控制范围，改善显微组织构造，使DC01产品成形性能到达或接近DC03水平，满足客户冲压成形要求，具有实际研究应用价值。,目录,二、试 验 内 容,Als,对,DC01 r,值的影响,Als,对,DC01,织构值的影响,碳含量对,DC01 r,值的影响,显微组织对,DC01,成形性能影响,渗碳体的形貌分布及尺寸分析,铁素体晶粒度、饼形度分析,加,B DC01,成形性能分析,B,对力学性能的影响,B,对金相组织的影响,B,对成形性能的影响, 提高DCO1性能改进方案,模拟成形性能试验结果,Als,对,DC01 r,值的影响,Als,与,r,值的关系,随着,Als,含量的升高，,r,值显著提高，每增加,0.01%Als, r,值提高。,Als,含量与,r,值相关性较强，其线性回归公式为,r=1.27406+14.7173Als%,目前,DC03,的,r,值水平是，为了提高,DC01,成形性能，合理,Als,目标含量应是,0.040%,以上。,Als,对,DC01,织构值的影响,不同,Als,值的,DC01,退火板,沿,取向线上取向密度变化,Als含量低的DC01织构中001、223有害织构偏多，显微构造中不利于成形性能的001、223构偏多解释了Als含量低导致r值的原因。,碳含量对,DC01 r,值的影响,C,与,r,值的关系,随着碳含量的升高，,r,值逐渐降低，每增加,0.01%C,r,值降低。,C,含量对,r,值的弱化作用小于,Als,对,r,值的强化作用。通过合理的配比,C,及,Als,含量用现有的,DC01,成分生产性能满足,DC03,的退火板是可行的。,显微组织对,DC01,成形性能影响,DC01,冲压开裂,为了分析显微组织对成形性能影响分别取DC01冲压开裂、冲压合格试样照片见以下图 进展渗碳体含量形貌数量，铁素体晶粒度饼形度分析评价。,DC01,冲压合格,显微组织对,DC01,成形性能影响,渗碳体的形貌分布及尺寸分析,扫描电镜结果说明：开裂DC01组织中的游离渗碳体尺寸大的为4.67微米，面积比1.85%，呈分散性无规律分布于晶内、晶界，且有聚集现象。不利于冲压成形。冲压正常DC01组织中的游离渗碳体尺寸较大的为3.37微米，面积比1.02%，沿晶界密排分布，有明显的方向性。,开裂,DC01,游离渗碳体尺寸微米,开裂,DC01,游离渗碳体面积比,1.85%,显微组织对,DC01,成形性能影响,渗碳体的形貌分布及尺寸分析,正常,DC01,游离渗碳体尺寸微米,正常,DC01,游离渗碳体面积比,1.02%,冷轧板生产过程中形成的第二相粒子以渗碳体,M3C,最多，占总重量的；其次为,AIN,和硫化物夹杂，分别占和；氧化物夹杂含量最低，仅占,0,00143,。钢中渗碳体含量约为氧化夹杂总量的,350,倍，由此渗碳体对钢板性能影响更大。,显微组织对,DC01,成形性能影响,DC01组织中的渗碳体来自于热轧组织中的珠光体和局部铁素体晶界上的三次渗碳体。冷轧时，它们局部被破碎并随基体流动，同时也改变了原来的分布形态。退火过程中，随着退火温度的升高，渗碳体逐渐溶解(但不可能全部溶解)，退火后冷却时，又发生渗碳体的析出。资料说明，钢板中碳含量的变化直接影响渗碳体的尺寸、数量。随着钢板中碳含量的增加，单位面积渗碳体数量增多，平均尺寸减小。,在碳含量一定的条件下，退火前(冷轧后)的渗碳体尺寸和数量与热轧状态组织中渗碳体的大小分布密切相关。如果卷取温度过高，渗碳体容易在晶界析出，而且较为粗大，假设热轧后的渗碳体以细珠光体形态分布，那么冷轧后的渗碳体数量多，平均尺寸小；反之，假设热轧状态的渗碳体以块状(或退火珠光体)存在，那么冷轧后渗碳体数量少，平均尺寸大。因此一定要控制低温卷曲。,降低碳含量，严格控制低温卷曲，可以减少组织中游离渗碳体的含量，分布形态为弥散分布，有利于冲压成形。,渗碳体的数量影响抗拉强度。随着钢板中析出的渗碳体颗粒度减小，单位面积颗粒数增加，钢板的抗拉强度升高。随着渗碳体数量增多，铁索体晶粒变得极不均匀，晶粒形状也极不规那么，晶界扭曲严重，强度提高明显。,渗碳体的形态，影响断后伸长率.当钢板显微组织中渗碳体的析出形态呈链状分布、半网状分布、甚至网状分布时，试样拉伸时过早的沿渗碳体形成裂纹并扩展，导致延伸率降低，其断口形貌为渗碳体孔坑与细小韧窝的混合型，延伸率高的试样断口形貌为细小均匀韧窝型,渗碳体含量低的断口,渗碳体含量高的断口,显微组织对,DC01,成形性能影响,铁素体晶粒度、饼形度分析,冲压正常,DC01,显微组织,晶粒度为级，饼形度为,冲压开裂,DC01,显微组织,晶粒度为级，饼形度为,2.6-3.2.,金相组织说明：二者组织均为铁素体+游离渗碳体，冲压正常DC01铁素体晶粒度为级，饼形度为，冲压开裂铁素体晶粒度为级，饼形度为2.6-3.2.,薄板晶粒的大小对塑性影响很大，晶粒过大，那么塑性降低，在冲压成形时，不仅容易产生破裂，而且制件外表还容易产生粗糙的桔皮，对后续的抛光、电镀、涂漆等工序带来不利影响；晶粒过细，那么钢板强度高，塑性降低，回弹现象增加。因此，薄板的晶粒大小应适中，复杂拉深用的冷轧薄钢板，晶粒度为68级。,具有饼形晶粒的板材，其冲压性能比具有等轴晶粒的好得多。罩式退火加热速度缓慢，有利于冷轧钢板中细小的AlN粒子在退火过程中沿轧制方向弥散析出，阻碍了铁素体晶粒在板厚方向上的生长使成品板形成“饼型晶粒组织。较低的热轧卷取温度得到冷轧退火组织为明显的饼形晶粒组织，从而得到较强的111织构。这是因为低温卷取，高的冷却速率使AlN粒子在冷却过程中来不及析出，并在热轧板中保持固溶状态，在罩式退火缓慢升温过程中AlN在亚晶界上细小析出，使111晶核消除受限的100亚晶而长大，得到较大的饼形晶粒，从而得到较强的111织构，有利于钢板的深冲性能。资料显示，AlN在800开场析出，600下几乎不析出，因此对罩式退火工艺，热轧卷取温度应低于600。,加,B DC01,成形性能分析, B对力学性能的影响,取加B 的DC01与普通的进展单轴拉伸试验比照分析,样品情况,取样方向,R,m,N/mm,2,R,p0.2,N/mm,2,A,80mm,%,r,10-15%,普通,DC01,0,325,170,41.0,1.50,45,336,186,37.0,1.40,90,325,182,38.5,1.75,加,B DC01,0,334,195,38.5,1.15,45,333,197,38.0,0.8,90,334,196,38.0,1.25,加B DC01与普通的进展单轴拉伸试验比照,结果说明：加B钢的力学性能远低于普通DC01。,加,B DC01,成形性能分析,B,对力学性能的影响,从断口外表看，加B钢的变形不均匀。对两个断口进展扫描电镜分析，断口形貌上看，普通DC01断口形貌为细小的韧窝断口，加B钢为断裂的韧窝断口。,拉伸试样断口外表,普通,DC01,断口,加,B DC01,断口,B,对金相组织的影响,加,B,钢与普通,DC01,金相组织均为铁素体,+,游离渗碳体。,加,B,钢的铁素体为等轴晶。,经扫描电镜分析，加B DC01沿晶界存在微裂纹，这将影响其成形性能。,加,B DC01,沿晶界微裂纹,普通,DC01,显微组织,加,B DC01,显微组织,加,B DC01,成形性能分析,B,对成形性能的影响,对加硼和未加硼DC01进展筒形件拉深试验,加硼DC01试验结果：拉深试件底部边缘破裂，未完成筒形件拉深；,未加硼DC01试验结果：完成筒形件拉深。,说明加硼DC01成形性能变差。因此，加硼DC01不能用于深冲用。,加硼,DC01,拉深试件,未加硼,DC01,拉深试件,提高DCO1性能改进方案, 改进后成分,1. C,含量,0.03-0.04%,，提高断后伸长率和手测,r,值。,2.,现生产工艺下,Als,控制在,0.040%,以上。,3.,提高晶粒尺寸。,C,（,%,）,Mn,（,%,）,S,（,%,）,P,（,%,）,Si,（,%,）,Als,（,%,）,0.033,0.16,0.004,0.011,0.021,0.040,改进后力学性能,牌号,取样方向,R,m,N/mm,2,R,p0.2,N/mm,2,A,80mm,%,n,515%,r,15%,r,平均值,r,DC01,改前,0,316,195,41.5,0.21,1.45,1.3125,0.525,45,333,206,37.0,0.20,1.05,90,317,200,42.0,0.20,1.70,DC01,改后,0,291,163,44.0,0.23,1.55,1.5375,0.575,45,301,170,40.5,0.22,1.25,90,295,164,43.5,0.23,2.10,改进后横向r值可达2.10，接近DC03的水平。,改进后试验钢的力学性能,唐钢目前,DC03,力学性能,统计今年6月份至11月份生产的8卷1.6mm的DC03,性能平均值见下表：,规格,(mm),取样方向,R,m,N/mm,2,R,P0.2,N/mm,2,A,80mm,%,r,平均值,1.6,横向,291,173,43.0,1.98,唐钢目前,DC03,力学性能,改进后金相组织,改进后金相组织为铁素体和游离渗碳体，铁素体晶粒度为7.0级，饼形度为2.0-3.0，组织中渗碳体的含量为1.05%。,铁素体,+,游离渗碳体,100,铁素体,+,游离渗碳体,500,改进后模拟成形性能试验结果, 成形试验工程,包括锥杯试验、拉深试验、凸耳试验、杯突试验和成形极限图FLD,编号,锥杯值,mm,极限拉深比,%,凸耳率,%,杯突值,mm,工艺改进前,DC01,57.51,2.165,5.4,10.123,工艺改进后,DC01,54.36,2.190,6.1,11.093,改进前后成形性能比照分析,工艺改进前DC01成形极限图,工艺改进后DC01成形极限图,成 形 试 验,锥杯试样,拉深试样,杯突试样,凸耳试样,成形极限图试样,成形性能试验结果,分析,1、锥杯试验：评估指标为锥杯值CCV，锥杯值越小，板材的拉胀性能越好。工艺改进前、后DC01的锥杯值分别为、。工艺改进后DC01拉胀性能优于工艺改进前DC01拉胀性能。,2、拉深试验的评价指标为极限拉深比LDR.，LDR越大说明板材的拉深性能越好。工艺改进前、后DC01极限拉深比的试验结果分别是、，工艺改进前后DC01拉深性能稍有提高。,3、杯突试验：评价指标指标为杯突值，用 表示，杯突值越大，胀形性能越好。 工艺改进前后DC01平均杯突值分别为、，胀形性能提高。,4、凸耳试验：评价指标为凸耳率e，凸耳率越小，板材的各向异性越小，成形质量越好。工艺改进前、后DC01的凸耳率分别为5.4%和6.1%，工艺改进后板料各向异性增加。,5、成形极限图：改进前平面应变点为0.254,改进后DC01平面应变点为，改进后平面应变点提高。成形极限图右侧为拉拉状态，工艺改进后极限应变值提高。成形极限图左侧为拉压状态，工艺改进后极限应变值提高。,三、关键技术及创新点,1、得到Als含量与r值的线性关系，其线性回归公式为,r=1.27406+14.7173Als%。,2、对DC01游离渗碳体的尺寸、数量进展定量的评定。,3、加B后，金相组织中晶界上出现微裂纹，铁素体晶粒为近等轴晶，不利于深冲用。,目录,四、存在问题与缺乏,1,、进一步分析,AlN,与铁素体晶粒饼形度及织构的关系。,2,、进一步分析压下率、退火工艺对铁素体晶粒度及性能的影响。,目录,五、知识产权,1,、申报专利,2,、申报专利,目录,The End,谢谢您的聆听！,期待您的指正！,