00Cr12Ti热轧卷连续退火工艺的研究
00Cr12Ti热轧卷连续退火工艺的研究
张文茹 翟瑞银 穆景权
摘要：本文通过分析实验室内不同热处理制度对00Cr12Ti铁素体不锈钢热轧卷组织和性能的影响，确定了大生产中混线连续退火温度。经过实验检验，表明对00Cr12Ti热轧卷以连续退火取代罩式炉退火是可行的。
00Cr12Ti属于铁素体不锈钢，自从阿里根尼?路德卢姆公司1961年为福特公司汽车排气系统开发以来，在日本、欧洲和北汽车等地得到了很快推广。太钢从20世纪90年代初开始开发00Cr12Ti冷轧卷板，目前已大批量生产，但对该钢种冷轧前的原料热轧卷的软化退火一直采用传统的罩式炉退火工艺。与传统的罩式炉退火相比，连续退火有以下显著优点：1）连续退火钢带的力学性能，无论是长度方向上还是宽度方向上都比较均匀；2）钢带的平直度高，板型好；3）钢带的表面质量好；4）生产周期短等。加之00Cr12Ti市场需求量很大，罩式炉退火由于生产周期长成为大生产的限制性环节。因此，以连续退火来取代罩式炉退火是必然趋势。本文从实验室和大生产两方面进行了00Cr12Ti热轧卷的连续退火工艺研究。
1、试验材料及方法
试验所选用材料都是从太钢大生产中热轧卷上所切取。其化学成分见表1。
表1 00Cr12Ti热轧卷化学成分/%
| 序号 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ti | N |
| 1 | 0.022 | 0.47 | 0.24 | 0.015 | 0.004 | 12.00 | 0.27 | 0.015 |
| 2 | 0.024 | 0.48 | 0.27 | 0.015 | 0.004 | 11.25 | 0.17 | 0.018 |
| 3 | 0.022 | 0.57 | 0.19 | 0.017 | 0.003 | 11.22 | 0.23 | 0.014 |
模拟连续退火工艺，在箱式电阻炉内对4.8mm热态板进行了不同温度、相同时间的热处理。热处理制度如表2所示，出炉空冷。
表2 00Cr12Ti热轧卷热处理制度
| 退火温度/℃ | 700 | 750 | 800 | 850 | 900 | 950 | 1000 | 1050 |
| 加热时间/min | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
2、分析与评论
1）00Cr12Ti热轧卷在700-850℃时，组织为纤维状，表现出来的性能为强度和硬度较高而伸长率较低；在温度高于900℃时组织呈等轴晶，热应力得到消除，因而强度和硬度较低而伸长率较高。
2）对于冲击值来说，晶界和二相粒子对冲击功的大小起着决定性作用。温度700-850℃时，金相组织为纤维状，夹杂物和第二相粒子成层分布，裂纹尖端与其垂直，裂纹在这种组织内扩展要多次改变方向，消耗能量大，因此所需冲击功较大。温度在大于900℃时，裂纹扩展的阻力只有晶界，这样所需冲击功较小。温度高于900℃时，断口形貌呈河流花样状，表明为解理断裂；当温度低于900℃时，断口形貌呈韧窝状，表明为韧性断裂，但是韧窝很浅，这表明塑性也很低。
3）对于2#试样的经过1050℃热处理后，与其他试样相比较出现异常点，即抗拉强度、屈服强度和硬度突然增大而伸长率降低。
4）一般说来，铁素体在大于900℃时晶粒将会急剧长大。00Cr12Ti在加热至1050℃时晶粒并未长大，这主要是因为TiN和TiC在晶界处富集，起着钉扎作用，阻止了晶粒长大。
4、生产实践中的应用
根据实验室内得出的性能和组织结果,选定了生产热轧卷在混线软化退火的温度为850-1000℃。退火后的钢板经冷轧后，成品性能见表3。同大生产罩式炉退火后冷轧成品性能相当，用户使用后对产品的最终性能非常满意，达到了预期效果。
表3 连续退火后成品力学性能
| 序号 | 原料厚/mm | 成品厚/mm | σb/MPa | σ0.2/MPa | δ5/% | HV | 180°冷弯d=a |
| 1 | 4.8 | 1.2 | 445 | 220 | 47 | 131-130 | 完好 |
| 2 | 4.8 | 1.2 | 445 | 210 | 47 | 130 | 完好 |
| 3 | 4.8 | 1.2 | 440 | 210 | 48 | 133-130 | 完好 |
5、结论
1）通过实验室小型试验及生产线上半工业性试验摸索出00Cr12Ti热轧卷冷轧前的连续退火工艺，该工艺合理可行，工艺参数正确。
2）00Cr12Ti连续退火工艺经大生产验证完全可以满足生产要求，为00Cr12Ti热轧卷用连续退火替代罩式炉退火提供了技术保证。
3）该工艺的开发成功地解决了长期困扰生产的罩式炉退火周期长和消耗大的问题，提高了生产效率，降低了成本，为产品参与市场竞争提供了条件。
参考文献
[1]康永林，现代汽车板的质量控制与成形性，北京，冶金工业出版社，1999，P63。
[2]束德林，金属力学性能，北京、机械工业出版社，1987，P91。
[3]陆世英，不锈钢，北京，原子能出版社，1995，P103。
[4]宋维锡，金属学，第2版，北京，冶金工业出版社，1989，P207。
