Формирование структуры и механических свойств в сверхнизкоуглеродистых сталях, легированных титаном, при непрерывном отжиге

• Автор: Лукин, Юрий Станиславович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 122 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
С. 122, таб. 17, илл. 41, библиография 114 назв.
В работе с использованием отечественной и зарубежной литературы выполнен анализ закономерностей формирования структуры, кристаллографической текстуры и механических свойств холоднокатаной сверхнизкоуглеродистой стали, легированной титаном, (IF-стали) при отжиге в агрегатах непрерывного отжига. Определен и реализован метод контроля структуры (размер зерна феррита) в потоке с использованием измерения коэрцитивной силы. По полученным результатам разработаны математические модели по описанию кинетики возврата, рекристаллизации, формированию зеренной структуры и механических свойств при рекристаллизационном отжиге IF-стали и выполнена проверка их адекватности. Построена обобщенная диаграмма рекристаллизации в координатах «температура» - «время отжига» -«степень холодной деформации». Исследована кристаллографическая текстура листовой стали на разных стадиях рекристаллизационного отжига. Разработан режим отжига, позволяющий снизить энергозатраты на производство IF-стали.
Р.122, Tab.17, Fig.41, bibliography 114 names.
This work which makes use of both national and international literature gives the analysis of formation principles for structure formation, crystallographic structure and mechanical properties of CR ultra low-carbon steel, with Ti, (IF-steel) in course of annealing in continuous annealing lines. The method to control the structure (ferrite grain size) in the flow via coercive force measurement has been determined and implemented. Based on the outcomes, mathematical models describing the kinetics of retrace, recrystallization, formation of grain structure and mechanical properties during recrystallization annealing of IF-steel have been developed and their adequacy have been verified. General chart of re-crystallization within coordinates “temperature’’ - “annealing time” - “cold deformation degree” has been created. Crystallographic texture of sheet steel has been studied at different stages of recrystallization annealing. Annealing condition, providing for reduction of energy consumption for IF-steel production has been developed.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Основные требования, предъявляемые к стальному прокату для
глубокой вытяжки
1.2 Требования к химическому составу
1.3 Горячая прокатка
1.4 Холодная прокатка
1.5 Рекристаллизационный отжиг
1.6 Математическое моделирование
1.7 Постановка задачи исследования
2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материал исследования
2.2 Холодная прокатка образцов в лабораторных условиях
2.3 Моделирование рекристаллизационного отжига в агрегатах
непрерывного отжига в лабораторных условиях
2.4 Металлографические исследования
2.5 Измерения твердости
2.6 Расчет обобщенных диаграмм кинетики превращений в сталях
2.7 Рентгеноструктурный анализ
2.8 Электронно-микроскопические исследования
3 ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ВОЗВРАТА И
РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ОТЖИГЕ IF-СТАЛЕЙ
3.1 Методы исследования кинетики возврата и рекристаллизации
IF-сталей
3.2 Кинетика рекристаллизации холоднокатаных IF-сталей
3.3 Построение многомерной диаграммы рекристаллизации IF
стали
3.4 Исследование кристаллографической текстуры и дисперсной
фазы IF-стали
3.5 Применение полученных результатов
4 УПРАВЛЕНИЕ СТРУКТУРОЙ И МЕХАНИЧЕСКИМИ
СВОЙСТВАМИ ХОЛОДНОКАТАНЫХ IF-СТАЛЕЙ ПРИ ОТЖИГЕ В
АГРЕГАТАХ НЕПРЕРЫВНОГО ОТЖИГА
4.1 Температурная модель нагрева в AFIO
4.2 Разработка методики управления механическими свойствами
при отжиге IF-сталей в АНО
4.3 Пример использования методики по управлению
механическими свойствами
4.4 Совершенствование режима отжига IF-сталей в линии АНО
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Объем производства автомобилей во всем мире с каждым годом увеличивается. Высокая конкуренция на автомобильном рынке требует от производства качественных легковых и грузовых машин с умеренной ценой, доступной для конечных потребителей.
Одним из методов снижения себестоимости автомобиля является снижение его массы за счет применения новых материалов в кузовах автомобилей. Мировые автопроизводители требуют от металлургических предприятий штампуемый стальной лист с определенным комплексом механических и физических свойств.
При производстве автомобилей в последние годы широко применяются высокоштампуемые сверхнизкоуглеродистые стали, легированные титаном или (и) ниобием, так называемые IF-стали (interstitial free - без атомов внедрения). При производстве IF-сталей используется следующая стандартная технология:
- выплавка (с обезуглероживанием при вакуумировании) и разливка;
- горячая прокатка полос на толщину от 1,5 мм до 6 мм;
- холодная прокатка с суммарными обжатиями от 55 до 85 %;
- рекристаллизационный отжиг в линиях агрегатов непрерывного отжига (АНО) или колпаковых печах;
- дрессировка.
Степень суммарной деформации при холодной прокатке и рекристаллизационный отжиг IF-сталей являются одними из ключевых технологических процессов, влияющих на получение готовой продукции с высоким комплексом потребительских свойств.
Холодная прокатка осуществляется на бесконечных станах типа «тандем», реверсивных станах и т.д.
Рекристаллизационный отжиг рулонов холоднокатаных полос IF-сталей

В зависимости от степени и характера деформации, температуры, скорости и продолжительности нагрева и чистоты материала, а также других факторов, перечисленные элементарные процессы могут совершаться последовательно или накладываться один на другой. Как следствие этого, устранение следов наклепа в структуре и свойствах металла может протекать разными путями, с разной скоростью и с разной полнотой.
Возврат представляет собой многостадийный процесс и включает в себя все элементарные процессы до начала рекристаллизации. Под возвратом понимают процесс повышения структурного совершенства наклепанного металла путем перераспределения и уменьшения концентрации точечных дефектов, а также перераспределение и частичной аннигиляции дислокаций без образования новых границ (отдых) или с образованием и миграцией малоугловых границ (полигонизация)[67].
Надежно установлена характерная и отличительная особенность кинетики возврата, заключающаяся в том, что процесс не имеет инкубационного периода. Скорость его максимальна в начальный момент и далее экспоненциально убывает. В случае изотермического процесса скорость изменения доли свойств, восстановленной на стадии возврата, обратно пропорциональна времени и имеет наибольшее значение в начале процесса. С увеличением температуры и степени деформации скорость возврата возрастает [68]. Кинетику возврата описывает уравнение [69 - 72]:
х = 1 - ехр( -Ах ехр( - Q/(RTj), (1.3)
где х восстановленная на стадии возврата доля изучаемого свойства (предела текучести, твердости и т. д.), А — коэффициент; Q — энергия активации возврата, Дж; R - газовая постоянная, Дж/(моль*К).
Полное восстановление свойств на стадии отдыха до свойств отожженного металла происходит лишь в тех случаях, когда деформация ограничивалась легким скольжением в одной системе. Если же в скольжении участвовало несколько систем, то возврат на стадии отдыха может быть, лишь частичным да-