冷轧压下率和发蓝温度对Nb强化捆带钢组织与性能的影响

杨冀

摘 要：采用不同的冷轧压下率和发蓝温度制备Nb强化捆带钢，分别对其进行力学性能测试、显微组织和氧化膜厚度分析。试验结果发现，采用较大的冷轧压下率的捆带钢冷硬组织更加细小，经过同样工艺制度进行发蓝处理后，大压下率制备的捆带钢抗拉强度更高；发蓝处理温度越高捆带钢抗拉强度越低，氧化层的厚度越高，当发蓝处理温度为600 ℃时，氧化层厚度为710 nm。

关键词：捆带钢；显微组织；力学性能

EFFECT OF COLD ROLLING REDUCTION AND BLUING TEMPERATURE ON MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF NB STRENGTHENED STRIPPING STEEL

Yang Ji

（Shougang Jingtang Iron&Steel Co. Ltd， Tangshan 063200，China）

Abstract：Nb strengthened stripping steel was prepared with different rolling reduction and bluing temperature， and then its tensile properties were tested and its microstructure was characterized. The experimental results show that the cold and hard structure of the stripping steel with higher cold rolling reduction rate is finer， and the tensile strength of the stripping steel with higher reduction rate is higher after blue treatment under the same process system; The higher the bluing temperature， the lower the tensile strength of the stripping steel， but the higher the thickness of the oxide layer. When the bluing temperature is 600 ℃， the thickness of the oxide layer is 710 nm.

Key words：stripping steel; microstructure; mechanical property

0 前 言

捆带钢是一种工业包装材料，广泛应用于钢铁、有色金属、建材、轻纺织品等领域的包装捆扎，不仅对材料的抗拉强度和延伸率有较高要求，也对材料的耐环境腐蚀性能有较高要求，此外还要求材料具有较好的经济性[1-3]。Nb强化捆带钢属于低碳微合金钢，合金成分对性能的影响非常大，其中Nb元素能与钢中的碳、氮元素形成细小、弥散的碳化物和碳氮化物，能有效的细化晶粒尺寸，具有较好的细晶强化和弥散强化作用，能有效改善捆带钢的强韧性[4]。此外，Nb能有效提高再结晶温度，对钢材的耐高温性能有较大改善。在轧制过程中，不同的轧制和热处理工艺制度对捆带钢性能的影响非常大，尤其是轧制温度、道次压下率、冷却工艺、发蓝处理温度等，需要充分结合钢种的化学成分特性，制定合理的生产控制工艺制度。

本文研究的980 KD高强度捆带钢，采用的是低C含Nb的成分体系，以不同厚度的热轧含Nb钢卷为基料，分别采用不同压下率和发蓝温度，生产的冷轧捆带钢的成品厚度为0.9 mm。重点分析研究冷轧压下率和发蓝温度对捆带钢的性能和显微组织的影响，以便能为工业生产提供合适工艺参考。

1 试验材料与试验方法

试验材料采用热轧态Nb强化捆带钢，厚度分别为2.5 mm和3 mm，其化学成分如表1所示。热轧板生产工艺如表2所示，钢坯冷装入炉，出炉温度控制在1 220 ～ 1 270 ℃，在再结晶器区进行大压下率轧制，粗轧出口温度控制在1 070 ℃，终轧温度控制在880 ℃，经快速冷却后，钢板卷取温度在620℃左右，热轧过程中整体工艺控制在较合适的范围内，为后续冷轧提供了较好的基板。

冷轧和发蓝处理工艺对捆带钢的最终性能的影响很大。为研究不同冷轧压下率对捆带钢组织与性能的影响，分别将2.5 mm和3.0 mm两种不同厚度热轧板轧制到0.9 mm（如表3所示），然后将冷轧后的钢板分别选取三个不同的温度（500、550 和600 ℃）进行发蓝处理，并保温1 min，再以10 ℃/S速度冷却至室温。对不同工艺下生产的冷轧捆带钢样品，分别取样进行拉伸性能测试和显微组织分析。

2 试验结果与分析

采用两种不同厚度的Nb强化热轧捆带钢板基料，经不同压下率冷轧压下到0.9 mm后，其冷硬卷的拉伸性能如表4所示。可见，随着轧制变形率的增大，捆带钢屈服强度和抗拉强度都有所增加，延伸率则下降。冷轧压下率由62.5%提高到70.0%时，平均屈服强度由1 052 MPa提高到1 130 MPa，平均抗拉强度由1 072 MPa提高到1 158 MPa，屈服强度和抗拉强度提高了7%-8%，但延伸率A80却降低了53%，材料的塑性下降明显。

采用不同的冷轧压下率生产的冷硬钢卷的显微组织如图1所示，可见，随着变形量的增加，晶粒不断拉长细化，晶粒内部畸变能越大，再结晶的驱动力也越大，形核和长大速率提高，晶粒尺寸越细小，晶粒内部位错密度越大，钢材的强度也随之提高。冷轧压下率为70.0%的捆带钢平均晶粒尺寸明显小于压下率为64.0%的捆带钢平均晶粒尺寸。

冷轧后的捆带钢，再进行发蓝处理，即采用500 ℃～ 600 ℃的半退火工艺，使冷变形后的亚稳定态组织向稳态转变，同时在捆带钢表面形成一层较为致密的氧化膜，提高材料服役过程中的耐蚀性能。不同发蓝处理后的捆带钢拉伸性能如表5所示，可见，在相同的发蓝温度下，冷轧压下率较高的捆带钢抗拉强度均高于较低冷轧压下率的捆带钢，且随着发蓝温度越高强度相差越大；断后延伸率跟强度有着直接相关性，强度越高则延伸率A80值越低，发蓝处理温度越高再结晶回复程度越充分，冷变形金属基体内变形储能逐渐释放，钢材的强度则显著下降，塑性大大提高。因此，为提高捆带钢的综合性能，扩大生产工艺窗口，应采用较大冷轧压下率，并适当提高发蓝温度。

对压下率为70.0%的捆带钢分别在500、550和600 ℃进行发蓝处理，冷却到室温后，观察其显微组织如图2所示。可见，其捆带钢的组织均为冷轧拉长的纤维状，主要由铁素体+珠光体+少量残余奥氏体组成，为不完全再结晶组织，且随着发蓝温度的升高，再晶界回复越明显。

捆带钢在500、550和600 ℃下发蓝的氧化膜组织形态如图3所示，可见，随着发蓝温度升高，捆带钢表层氧化膜的厚度越厚越致密，钢材的耐蚀性能越好。经测量，发蓝温度为500、550和600 ℃的捆带钢氧化层厚度分别为440、520和820 nm。

3 结 论

本文研究了一种含Nb高强度捆带钢的冷轧和发蓝处理工艺，发现在相同的发蓝温度下，冷轧压下率较高的捆带钢抗拉强度提高较大，且随着发蓝温度越高强度提高越大；延伸率跟强度有着直接相关性，发蓝处理温度越高，钢材的强度则显著下降，塑性大大提高，延伸率A80改善越明显；发蓝处理温度越高，捆带钢表层氧化膜越厚越致密，耐蚀性能越好。工业生产时，为保障生产的灵活性和产品质量的稳定性，应采用较大冷轧压下率，并适当提高发蓝温度。

参考文献

[1] 陈聂超，张寅.我国钢质捆带行业的现状及发展[J].轧钢，2008（5）：39-42.

[2] 马列，沈莹峰.钢质捆带生产新技术[J].轧钢，2003（4）：25-26.

[3] 崔天成，郑磊.热处理对高强度捆带钢的组织和性能的影响[J].热加工工艺， 2009，38（22）：152-153

[4] 李锋，杨洪刚，吕家舜，等.超高强捆带钢试验研究[J].钢铁钒钛，2013，34（5）：75-78.