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摘要：为缩短深冲IF钢罩退工艺周期，提高产能，某钢厂开展DC03缩短退火时间工艺试验：580~730℃加热段的加热速率由30℃/h提高至60℃/h，并缩短保温段的退火时间60min，最终产品性能屈服强度和抗拉强度提高约5~10MPa，延伸率变化不明显，r值提升约0.2，微观上表现为铁素体晶粒度变细，γ织构强度有所提高。
关键词：罩式退火；力学性能；铁素体晶粒；织构
1、前言
随着汽车工业的迅速发展，对汽车板的深冲性能要求越来越高。IF钢作为第三代深冲钢，由于其屈强比低、伸长率高，并且具有优异的深冲性能，因此广泛应用于汽车制造业中【1~2】。伴随着钢铁行业竞争日益激烈，也对钢厂的生产成本提出了更高的要求。某钢厂为了缩短深冲IF钢生产工艺周期，提高产能、降低成本，对原深冲IF钢的罩退工艺尝试进行调整，研究缩短退火时间对性能和组织的影响。
2、试验结果数据对比分析
2.1、工艺制度对比
此次工艺调整试验分别试制1.0mm和0.8mm各2卷钢，轧制工艺相同，提高了580~730℃加热段的加热速率，加热速率由30℃/h提升至60℃/h，时间缩短了150min，并缩短保温段退火时间60min，合计缩短退火工艺时间210min。具体工艺制度对比如表1所示。
表1 DC03常规工艺与缩短退火时间工艺制度对比
Table 1 Comparison of dc03
conventional process and shortened annealing time process
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2.2、力学性能结果对比
分别在4卷试验钢各取3个横向拉伸样进行检测，性能检测结果如表2所示。调取了近期常规工艺下生产的DC03性能数据进行统计对比，试验钢与常规工艺性能差异对比如表3所示，可见缩短退火时间后，屈服强度和抗拉强度相比常规工艺提高约5~10MPa，延伸率变化不大，r值提高约0.2。
表2 DC03缩短退火时间试验样力学性能
Table 2 mechanical properties of dc03
samples with shortened annealing time
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表3 两种工艺性能差异对比（均值）
Table 3 Comparison of performance
differences between the two processes（mean value）
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2.3、金相组织对比
对比不同工艺下的组织可见在金相组织类型上并无明显差异，组织类型均为纯净的F组织，但在晶粒度方面，正常工艺制度下的晶粒则要稍粗一些，常规工艺制度下F晶粒度7.5级，缩短退火时间工艺F晶粒度8.5级。金相组织图片如图1所示。
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厚度1.0mm（常规工艺） b、厚度0.8mm（常规工艺）
a.Thickness 1.0 mm b.Thickness 0.8 mm
（conventional process） （conventional process）
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c、厚度1.0mm（缩短退火时间工艺） d、厚度0.8mm（缩短退火时间工艺）
c.Thickness 1.0 mm d.Thickness 0.8 mm
（process for shortening （process for shortening
annealing time） annealing time）
图1 不同工艺制度金相组织对比
Fig.1 metallographic structure comparison of different process systems
2.4、织构对比
在不同规格试验钢上分别取样进行EBSD检测，并与常规工艺试样数据进行对比，得出其晶粒尺寸及主要织构数据如表4所示；各对应ψ2=45°ODF图如图2所示。
表4 不同工艺制度晶粒尺寸和主要织构数据对比
Table 4 Comparison of grain size and
main texture data of different processes
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a、厚度1.0mm（常规工艺） b、厚度0.8mm（常规工艺）
a.Thickness 1.0 mm b.Thickness 0.8 mm
（conventional process） （conventional process）
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c、厚度1.0mm d、厚度0.8mm
（缩短退火时间工艺） （缩短退火时间工艺）
c.Thickness 1.0 mm d.Thickness 0.8 mm
（process for shortening （process for shortening
annealing time） annealing time）
图2 不同工艺试样ψ2=45°ODF图
Fig.2 the diagram of ψ 2 = 45 ° ODF for different process samples
从EBSD检测数据可以看到，缩短升温时间（提高加热速率）和保温时间后，平均晶粒尺寸明显减小，晶粒较细。该现象从工艺角度分析来看，缩短了580-730℃的升温时间，实际上则是提高了该温度段的加热速率，计算可知加热速率由之前的30℃/h提高到了60℃/h。我们知道加热速率会对再结晶温度产生影响，推迟再结晶过程的发生。而DC03的再结晶温度大约在650-700℃之间，因而可以推测，该温度段加热速率的提高略微推迟了再结晶过程的发生，相当于导致了再结晶温度的提高，加上保温时间又有所缩短，使得F晶粒没有充分长大，最终获得较细的F晶粒组织，使得强度有所提高【3】。
另外我们看到，缩短退火时间后，其{111}<112>和{111}<110>织构的强度相比常规工艺都有所提高，对应力学性能中的r值也明显高于常规工艺。在再结晶织构的形成机理中，拥有{111}<112>和{111}<110>取向的晶核由于变形储能最高，在退火过程中更容易形核长大，而IF钢中影响再结晶织构形成的第二相粒子较少，从而最终容易形成强度较高的γ织构【4，5】。我们知道，在完全再结晶以后，退火保温时间的延长对织构的影响已不大，从而可以推测，可能是加热速率的提高导致该工艺条件下最终产品的γ织构强度高于常规工艺，加热速率的提高，使当温度达到再结晶温度后，温度后续的提高为再结晶提供了更多的驱动力，促进了再结晶过程初期{111}<112>和{111}<110>取向的晶核的形成和长大，有利于得到更高的γ织构。但加热速率过高则不利于获得γ织构的发展，其理论依据与连续退火工艺相似。
3、结论
（1）在原工艺制度下，其580-730℃温度段的升温速率由30℃/h提高到了60℃/h，屈服强度和抗拉强度相比常规工艺提高约5~10MPa，延伸率变化不大，r值提高约0.2，微观上表现为F晶粒相比常规工艺较为细小，γ织构强度更高；
（2）升温速率的提高加上保温时间的缩短，使得再结晶晶粒无法充分长大，会形成细晶F组织；
（3）适当提高再结晶退火工艺中加热段的升温速率，有利于深冲IF钢形成强度更高的γ织构。
参考文献：
［1］郭小龙，郑只旺，孙力军．超深冲IF钢的生产技术与发展概况［J］．上海金属，2008，30（1）：39-42．
［2］康永林，石太新． 汽车板的研究开发现状及发展趋势［J］．鞍钢技术，2003（6）：1-7．
［3］崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理[M].北京：机械工业出版社，2017.
［4］尹红国.罩式退火工艺对SPCC冷轧薄钢板组织及性能的影响［D］.湖南：湖南大学，2009.
［5］王林，于洋等.IF钢加热和连退温度对成品质量影响分析［J］.中国冶金，2020，30（8）：23-25.