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09Mn2Si双相钢控轧控冷的研究低碳低合金结构钢化学成分力学性能
用锰和硅合金化的铁素体一马氏体组织的低碳低合鱼钢具有良好的强韧塑性、低屈强比、高加工硬化率。这种钢在工业上是优良而廉价的冷加工用材,广泛用于建筑结构、管道、汽车零件、冷拉钢丝、链条、钢筋等结构钢材。例如, 以MnSi和Mn2SiV类型合金化的钢, 可以得到变形性和强亿的最优组合, 用这种低碳低合金的铁素体一马氏体组织的双相钢线材拉拔时, 不经铅浴淬火, 即可得到高强度钢丝“ 。控轧控冷工艺是同时提高钢材强韧塑性具有很大潜力的技术, 特别是铁索体一马氏体组织的低碳低合金高强度双相钢,可以发挥其更大的作用。本文引用09Mn2Si钢的模拟试验及结果, 分析并讨论了其亿学成分、控轧和控冷制度对获得良好的铁索体一马氏体组织的影响, 以及提高其性能的理论依据。
试验板坯的化学成分为0.1 0 c,1.60 M n‘、0.5 7 Si、0.O0 9 S、0.015P。Acl=730~C、Ac3=885℃ 。板坯加
热到1250℃ ,保温3h, 在2000mm粗轧机组将厚240mm板坯轧至38ram, 轧件在中阔辊道上稍冷, 在精轧机组以约850℃ 的终轧温度、6.5~7.2m/s的终轧速度轧成厚4 mm的钢板。然后,钢板以图1所示的两种制度冷却。按制度I,轧件出精轧机组后,立即在第一段层流冷却区间水冷约4.3s,其后空冷,并在600~C时卷取;按甫 度Ⅱ, 轧件出精轧机组后,开始空冷, 其后在第二段层流冷却区水冷4.3s, 最后空冷, 并在490℃ 时卷取。力学性能检验结果如表1所示” 。由表1可以看出, 随卷取温度降低, 强度显著提高。而塑性略有下降。
09Mn2Si属于低碳低合金结构钢 上幅界温度Ac 3 885℃, 下临界温度A c ≈730℃ 。碳含量为0.O9~0.儿 , 锰含量为1.40~1.60 , 硅含量为0.57~O.73% ,硫含量为0.0f9~0.027 , 磷含鼍为0.01 ~0.025 。钢中碳含量对组织转变类型影响最大。当生产:热轧铁索体一马氏体组织的双相钢时, 碳含量的要求更为严格, 因为钢中碳含量的降低是加速铁素体析出的最有效措施。碳含量超过0.06 , 当钢从 区冷却时铁素体“首部(鼻子) 旧J右移动, 因而减少多边铁索体数量, 而增加针状铣素体数量, 促使钢的强度增加、塑性降低。如上所述条件的控轧控冷过程, 不能使09Mn2Si钢得副铁索体一马氏体组织, 只有降低钢中碳含量,并在钢中加入钒、帆铝或铬等元素,如06Mn2Si、O6Mn2SiV、06Mn2SiAI以及06Ma2Si2,06CrMnSi、06Mn2Si2CrMo等。在2O00ram轧机热轧后, 快速冷却, 并降低
卷取温度至500~C,可以得到铁素体一马氏体组织的双相钢 。但是,09Mn2Si钢在热处理时可得到铁素体一马氏体的组织, 因为其中碳含量能满足热处理时形成所需数量的马氏体。09Mn2Si钢中的锰和硅是促使铁索体加逃析出的元素, 间接地加强奥氏体的稳定性, 同时减缓铁索体和珠光体的转变速度。钢中锰含量为1.40~1.60 , 随着锰含量的
增加,抗拉强度明显增加 。硅使铁素体固溶强化,从而促使钢的屈服点和抗拉强度有很大提高。但是, 与铁素体一珠光体组织的锕不同, 在铁索体一马氏体组织的双相钢中, 硅对 -增长的影响比 .。大些} 由于硅提高铁素体的加工硬化能力和增加马氏体的强度, 阻碍其回火和相应地自回火过程, 故使铁索体一马氏体组织双相钢的变形强化增加。
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