IF钢特殊轧制和纯Fe表面纳米化过程中织构演变与组织特征研究

摘要

IF钢广泛应用于许多工业领域，人们对其常规冷轧变形和退火过程已进行了系统研究。随着现代工业的快速发展，对IF钢的性能提出了更高的要求，常规变形方法已不能满足实际需求。近年来，一些特殊的变形方法出现并得到了发展。利用特殊变形方法可明显细化IF钢的晶粒并获得某些特殊的织构组分（特别是预设不同初始织构时），进而影响IF钢的性能，但目前关于这方面的研究还需进一步深入。本文发展了一种可预设初始织构的特殊的IF钢轧制工艺—文中称为侧轧—用于制备具有特殊初始织构组分的样品，为研究IF钢冷轧和退火过程中重要织构组分的转变提供理论借鉴。实验中选择80％冷轧形变量IF钢进行侧轧，对处理后的样品分别进行金相和TEM观察、ODF和EBSD分析，以及显微硬度的测试。通过与常规冷轧样品进行对比，研究了IF钢样品侧轧过程中的晶粒取向转动路径和织构演变规律，并着重分析了重要织构组分在侧轧变形和退火过程中的变化情况。此外，本文对通过另外一种特殊变形方式—表面纳米化处理的纯Fe不同结构层的织构演变进行了研究。得到如下结果:
　　实验中制备了与轧向成0°、30°、60°和90°的四种侧轧样品。通过对四种样品进行侧轧，可预设不同的织构组分。在侧轧压下量从0～48％过程中，所预设的各织构组分沿不同路径向{111}<110>和{001}<100>(或{001}<110>)聚集。0°和90°样品中晶粒取向的变化路径为:{112}<110>→{223}<110>→{111}<110>;{110}<110>→{111}<110>;{110}<111>→{110}<112>→{111}<110>。30°和60°样品中晶粒取向的转动路径除按上述过程变化，还出现以下转动:30°样品中包含{140}<410>、{160}<610>、{114}<172>在内的管状织构向{001}<100>转动;60°样品中包含{140}<410>、{127}<141>、{113}<581>在内的管状织构向{001}<100>转动。压下量为48％时，四种样品均形成以强点{111}<110>为中心、漫散20°左右的强织构组分和{001}<100>(或{001}<110>)管状织构。但0°样品中的{001}<110>组分微弱，几乎为单一{111}<110>球状织构。压下量从48％～92％，四种样品的织构演变过程类似，{111}<110>球状织构沿γ取向线逐渐向{111}<112>漫散形成管状γ纤维织构，{001}<100>(或{001}<110>)逐渐向<001>//ND织构中的其它组分漫散，形成以{001}<100>(或{001}<110>)为强点的<001>//ND面织构。在大压下量的侧轧样品中，可形成超细晶和纳米晶的混合组织。
　　侧轧样品退火后，稳定的织构组分为{111}<112>、{111}<110>和{113}<471>。侧轧形成的<001>//ND基体在退火过程中消失。再结晶初期，{113}<471>取向晶核主要在<001>//ND中{001}<110>取向的冷轧基体中形成，与{111}<112>和{111}<110>同时形核。{113}<471>再结晶晶核的形核方式为定向形核。{113}<471>再结晶晶核形成后，吞并<001>//ND取向基体而长大。在进一步的生长过程中，{113}<471>晶粒与其它晶粒间出现∑9、∑11和∑17b重位点阵晶界，使{113}<471>再结晶晶粒迅速长大，少数晶粒发生异常长大。
　　80％压下量冷轧IF钢退火后，晶粒长大阶段退火温度是影响晶粒尺寸分布和不同尺寸晶粒织构特征的最主要因素，不同的退火温度时，样品的晶粒尺寸分布和织构类型区别较大。但对于相同退火温度、不同保温时间的样品，其晶粒尺寸分布和织构类型相似。随保温时间的增加，同温度退火样品的大、中、小晶粒组中，部分织构的类型不变，仅强度增加。任意分组中，部分织构的强度(LD-Lmin)/(Lmax-Lmin)和该组平均晶粒尺寸(D-Dmin)2/(Dmax-Dmin)2之间近似呈线性关系。
　　表面纳米化后，纯Fe样品从表层沿深度方向分别形成纳米结构层、亚微米结构层、微米结构层和塑性变形层。纳米结构层未形成织构，其它各层的主要织构组分为<110>//ND纤维织构，沿深度方向织构组分不变但强度增强并在微米结构层达到最大，其中{110}<111>组分增长最快。研磨30min和60min样品各层具有相似的织构组分，但60min样品织构变化更明显，形成了更为典型的管状纤维织构。经500℃和550℃真空退火后，样品表层依然为纳米晶组织且具有较高的硬度，纳米结构层未形成织构，亚微米结构层的织构类型并未改变但织构强度降低。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 冷轧和退火过程中IF钢板的织构

1．1．1 常规冷轧IF钢板的织构

1．1．2 常规冷轧IF钢板的退火织构

1．1．3 特殊轧制方法对IF钢冷轧与退火织构的影响

1．2 冷轧过程中IF钢板的组织结构

1．2．1 常规冷轧过程中IF钢板的组织结构

1．2．2 特殊轧制过程中IF钢板的组织结构

1．3 表面纳米化金属材料的织构与组织结构

1．3．1 表面纳米化金属的织构

1．3．2 表面纳米化金属的组织结构

1．4 本论文的研究目的与内容

第2章 侧轧IF钢板织构演变与组织特征

2．1 引言

2．2 实验材料与实验方法

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验方法

2．3 0°侧轧样品的织构演变

2．4 90°侧轧样品的织构演变

2．5 30°侧轧样品的织构演变

2．6 60°侧轧样品的织构演变

2．7 侧轧样品的微观组织特征

2．7．1 金相显微组织

2．7．2 TEM形貌

2．8 分析与讨论

2．9 本章小结

第3章 侧轧IF钢板退火过程中织构与微观组织的演变

3．1 引言

3．2 实验材料与制备方法

3．3 92％侧轧变形量IF钢板退火过程中织构与微观组织的演变

3．3．1 不同退火条件下92％侧轧变形量IF钢板的织构

3．3．2 退火过程中微观组织及其织构特征

3．4 48％侧轧变形量IF钢板退火过程中织构与微观组织的演变

3．4．1 不同退火条件下48％侧轧变形量IF钢板的织构

3．4．2 退火过程中微观组织及其织构特征

3．5 分析与讨论

3．6 本章小结

第4章 IF钢板退火过程中不同尺寸晶粒的生长和织构演变

4．1 引言

4．2 实验材料

4．3 实验方法

4．4 不同尺寸晶粒的组织

4．4．1 不同尺寸晶粒的尺寸分布

4．4．2 大中小晶粒分组方法

4．5 不同尺寸晶粒部分织构

4．6 平均晶粒尺寸和不同尺寸晶粒部分织构的关系

4．7 分析与讨论

4．8 本章小结

第5章 表面纳米化纯Fe织构的演变

5．1 引言

5．2 实验材料

5．3 实验方法

5．3．1 表面机械研磨

5．3．2 退火工艺

5．3．3 织构的X射线测定

5．3．6 EBSD测定

5．3．4 显微硬度测试

5．4 原始纯铁样品的织构

5．5 表面纳米化纯Fe样品距表层不同深度的织构

5．5．1 表面纳米化30分钟纯Fe样品距表层不同深度的织构

5．5．2 表面纳米化60分钟纯Fe样品距表层不同深度的织构

5．5．3 表面纳米化纯Fe距表层不同深度EBSD分析

5．6 退火对表面纳米化纯Fe样品的性能与织构的影响

5．6．1 表面纳米化纯Fe退火后的性能

5．6．2 表面纳米化纯Fe退火样品不同深度的织构

5．7 本章小结

第6章 结论

参考文献

攻读博士学位期间发表及待发表的论文

致谢