CN114107623B - 一种在线等温去时效退火降低sphc热轧板卷时效性的热处理方法 - Google Patents

一种在线等温去时效退火降低sphc热轧板卷时效性的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，属于冶金技术领域。本发明的热处理方法为在低于SPHC热轧板卷Ar1温度通过退火热处理使碳在SPHC热轧板卷更多以碳化物的形式存在，减少铁素体中碳含量，以减少间隙碳原子对SPHC热轧板卷中位错的钉扎，从根源上消除或改善SPHC热轧板卷时效性。采用本发明的技术方案能够有效消除或改善SPHC热轧板卷时效性，提高其冲压成型的均匀性。同时还有效利用了SPHC热轧板卷的余热，减少热处理工艺能源消耗。

Description

一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理 方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，更具体地说，涉及一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法。
背景技术
SPHC钢作为一般热轧商业用钢，由于其具有较强的延伸性和冷加工性能，用途非常广泛，市场需求量较大，是现今热轧生产较多的产品之一。SPHC热轧板卷在使用过程中存在一个问题即发生时效。所谓时效，是指SPHC热轧板卷在自然条件下存放一段时间，发生屈服强度提高，屈服平台回复，在冲压过程中会因金属流变堆积而造成不均匀变形，从而严重影响板卷的成型性能。
SPHC热轧板卷产生时效，主要是因为高温固溶在钢中的[C]、[N]元素，在其经过轧制冷却到室温存放时，由于溶解度的降低，过饱和的[C]、[N]元素便不断从固溶体中析出，并逐渐向“位错”源处扩散，最终在“位错”源附近形成柯氏气团将位错牢牢钉扎住，所以钢中[C]、[N]元素是产生时效的主要根源。为了消除或减少SPHC热轧板卷的屈服平台，现有技术中通常是在SPHC热轧板卷出厂前对其进行平整处理，可使板卷中部分“位错”从气团中挣脱开。但是，平整后的板卷中因为仍残存有[C]、[N]固溶元素，所以存放一段时间后，还是会产生时效现象。
经检索，中国专利申请号为：201510031694.X，申请日为：2015年1月22日，发明创造名称为：一种时效指数小于20MPa的超低碳烘烤硬化钢及其生产方法。该申请案中钢的化学成分质量百分比为：C：0.001 3-0.0025％；Mn：0.60-0.7％；Si≤0.031％；P：0.03-0.04％；S：0.005-0.015％；Alt：0.02-0.06％；Ti：0.003-0.012％；Nb：0.003-0.01％；N≤0.003％，其余是Fe及不可避免杂质。其生产方法为通过对热轧、冷轧和连续退火等工艺进行优化的基础上，将平整延伸率控制在1.3±0.2％。通过控制适当平整量来消除退火产品最初的屈服平台。但是，该申请案的方法仍属于通过平整工艺来消除或减轻钢卷的时效性，依旧会存在上述的问题，即存放时间一长，还会产生时效现象。同时，该申请案提供的方法也限于特定组分的钢种处理，难以有效用于普通的SPHC热轧板卷的处理。
发明内容
1.要解决的问题
本发明的目的在于克服现有技术中通常采用平整处理来改善或消除SPHC热轧板卷的时效性时，在放置一段时间后，仍会发生时效现象的问题，提供了一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法。采用本发明的技术方案能够从根源上有效解决上述问题，从而消除或改善SPHC热轧板卷时效性，提高其冲压成型的均匀性。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，在低于SPHC热轧板卷铁素体相区温度Ar1的条件下，对SPHC热轧板卷进行在线等温去时效退火处理。
更进一步的，具体包括如下步骤：
步骤一、在线测量热轧后的SPHC板卷温度；
步骤二、控制SPHC热轧板卷温度降低到低于其铁素体相区温度Ar1下，对其进行在线等温去时效退火处理；
步骤三、在经步骤二处理后，SPHC热轧板卷进行冷却。
更进一步的，步骤二中，在线等温去时效退火处理时的保温温度控制为400～700℃。
更进一步的，步骤二中，在线等温去时效退火处理时的保温时间控制为2～6h。
更进一步的，步骤二中，采用卷曲、覆盖保温罩或辅以辅助加热设备使SPHC热轧板卷进行保温。
更进一步的，步骤三中，到达保温设定时间后，拆除保温罩或辅助加热设备，冷却SPHC热轧板卷。
更进一步的，步骤三中，SPHC热轧板卷进行自然冷却。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，通过对处理工艺方法进行优化设计，尤其是对热轧处理后的SPHC钢卷进行在线等温热处理，一方面，能够从根源上有效改善甚至消除SPHC钢卷的时效性，提高其冲压成型的均匀性；另一方面，通过在线等温处理，能够充分利用热轧后的钢卷自身余热，从而减少了热处理工艺的能源消耗，经济效益高。
(2)本发明的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，通过对在线等温去时效退火处理的保温温度进行优化设计，尤其是将保温温度控制在400～700℃，一方面能够充分发挥作用，将固溶于铁素体中的碳更快地转变为碳化物；另一方面可以使SPHC热轧板卷中平衡碳溶解度保持在较低水平，从而能够有效减少铁素体中间隙固溶的碳含量，进而减少其对位错的扎钉，有效消除了SPHC热轧板卷的时效性。
(3)本发明的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，通过对热处理的保温时间进行控制，将保温时间控制为2～6小时，从而一方面能够进一步减少SPHC热轧板卷中间隙固溶碳含量，充分保证和改善降低其时效性的效果；另一方面能够很好地与SPHC热轧板卷的生产节奏相匹配。
附图说明
图1为碳在SPHC热轧板卷铁素体中溶解度随温度的变化示意图；
图2为本发明实施例未经等温去时效退火并堆放60天后的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线；
图3为本发明实施例1中经680℃等温去时效退火3小时并堆放60天后的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线；
图4为本发明实施例2中经500℃等温去时效退火3小时并堆放60天后的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线；
图5为本发明对比例1中经350℃等温去时效退火7小时并堆放60天后的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线。
具体实施方式
本发明的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，在热轧结束卷曲之前，当SPHC热轧板卷温度低于Ar1时，通过卷曲、覆盖保温罩或辅以辅助加热设备保温一段时间，使碳在SPHC热轧板卷中更多以碳化物的形式存在，显著减少了铁素体中固溶碳含量，有利于减少间隙固溶碳原子对SPHC热轧板卷中位错的钉扎，从而消除或改善SPHC热轧板卷时效性。具体包括如下步骤：
步骤一、在线测量热轧后的SPHC板卷温度；
步骤二：当SPHC热轧板卷温度降低到低于其Ar1的铁素体相区温度内，通过卷曲、覆盖保温罩或辅以辅助加热设备使其保温。需要说明的是，在线等温去时效退火的保温温度和时间对消除和改善SPHC热轧板卷的时效性至关重要。其中，在线等温去时效退火温度低于SPHC热轧板卷的Ar1温度。高保温温度有利于固溶于铁素体中的碳更快转变为碳化物；另一方面要使SPHC热轧板卷中平衡碳溶解度低，应采用低保温温度。综合以上两因素，确定在线等温去时效退火保温温度为400～700℃。在线等温去时效退火处理的时间控制在2～6小时，从而一方面能够进一步减少SPHC热轧板卷中间隙固溶碳含量，充分保证和改善降低其时效性的效果；另一方面能够很好地与SPHC热轧板卷的生产节奏相匹配。
步骤三：保温时间达到设定时间后，拆除保温罩和辅助加热设备，SPHC热轧板卷自然冷却。
采用本发明方法对SPHC热轧板卷进行处理，不仅能够使固溶于SPHC热轧板卷铁素体中的碳含量大大降低，减少对位错的钉扎，从根源上有效消除或改善SPHC热轧板卷的时效性，同时，本发明的热处理方法采用在线热处理操作，能够充分利用了SPHC热轧板卷自身余热，减少热处理工艺能源消耗。
为进一步了解本发明的内容，下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例提供的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，其中，SPHC热轧板卷的主要成分如下表1：
SPHC钢成分 C Si Mn P S Al
含量,wt％ 0.0409 0.0086 0.2197 0.0182 0.0132 0.0187
通过经验公式计算得SPHC热轧板卷的A3、A1温度分别为895℃，721℃。通过热力学计算得碳在SPHC热轧板卷铁素体中的溶解度随温度变化如图1所示。当温度低于721℃时，碳在铁素体中的溶解度随温度的降低而急剧降低，当降低到400℃后，其变化趋势趋于平缓。因此热轧后SPHC热轧板卷在400℃～700℃温度范围内等温去时效退火，可减少铁素体中间隙固溶的碳含量，减少其对位错的钉扎，从根源上消除或改善SPHC热轧板卷时效性，提高SPHC热轧板卷冲压成型的均匀性。
结合图2和图3所示，本实施例的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，具体包括以下步骤：
(a)测温：在线监测热轧后SPHC板卷的温度降低情况。
(b)在线等温去时效退火：当SPHC热轧板卷温度降低到680℃时，通过卷曲、覆盖保温罩或辅以辅助加热设备，使其保持恒温3小时。
(c)自然冷却：当恒温时间达到设定时间后，撤除保温罩和辅助加热设备，SPHC热轧板卷自然冷却。
(d)堆放：冷却到室温的SPHC热轧板卷自然堆放60天。
(e)测试应力-应变曲线：分别测试未经等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷和经上述等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线，分别如图2，图3所示。
由测试结果知未经等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线出现了明显的上屈服点、下屈服点以及屈服平台，这将导致SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中易产生不均匀变形。而经680℃等温去时效退火3小时热处理并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线未产生明显的上屈服点、下屈服点以及屈服平台，这将减少SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中产生不均匀变形。
实施例2
本实施例提供的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，其中，SPHC热轧板卷的主要成分同表1。
结合图2和图4所示，本实施例的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，具体包括以下步骤：
(a)测温：在线监测热轧后SPHC板卷的温度降低情况。
(b)在线等温去时效退火：当SPHC热轧板卷温度降低到500℃时，通过卷曲、覆盖保温罩或辅以辅助加热设备，使其保持恒温3小时。
(c)自然冷却：当恒温时间达到设定时间后，撤除保温罩和辅助加热设备，SPHC热轧板卷自然冷却。
(d)堆放：冷却到室温的SPHC热轧板卷自然堆放60天。
(e)测试应力-应变曲线：分别测试未经等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷和经上述等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线，分别如图2，图4所示。
由测试结果知未经等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线出现了明显的上屈服点、下屈服点以及屈服平台，这将导致SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中易产生不均匀变形。而经500℃等温去时效退火3小时热处理并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线未产生明显的屈服平台，这将减少SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中产生不均匀变形。
实施例3
本实施例提供的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，其中，SPHC热轧板卷的主要成分同表1。
本实施例的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，具体包括以下步骤：
(a)测温：在线监测热轧后SPHC板卷的温度降低情况。
(b)在线等温去时效退火：当SPHC热轧板卷温度降低到400℃时，通过卷曲、覆盖保温罩或辅以辅助加热设备，使其保持恒温6小时。
(c)自然冷却：当恒温时间达到设定时间后，撤除保温罩和辅助加热设备，SPHC热轧板卷自然冷却。
(d)堆放：冷却到室温的SPHC热轧板卷自然堆放60天。
分别测试未经等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷和经上述等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线发现未经等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线出现了明显的上屈服点、下屈服点以及屈服平台，这将导致SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中易产生不均匀变形。而经400℃等温去时效退火6小时热处理并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线基本同实施例2，未产生明显的屈服平台，这将减少SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中产生不均匀变形。
实施例4
本实施例提供的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，其中，SPHC热轧板卷的主要成分同表1。
本实施例的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，具体包括以下步骤：
(a)测温：在线监测热轧后SPHC板卷的温度降低情况。
(b)在线等温去时效退火：当SPHC热轧板卷温度降低到700℃时，通过卷曲、覆盖保温罩或辅以辅助加热设备，使其保持恒温2小时。
(c)自然冷却：当恒温时间达到设定时间后，撤除保温罩和辅助加热设备，SPHC热轧板卷自然冷却。
(d)堆放：冷却到室温的SPHC热轧板卷自然堆放60天。
分别测试未经等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷和经上述等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线发现未经等温去时效退火并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线出现了明显的上屈服点、下屈服点以及屈服平台，这将导致SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中易产生不均匀变形。而经700℃等温去时效退火2小时热处理并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线基本同实施例2，未产生明显的屈服平台，这将减少SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中产生不均匀变形。
对比例1
本对比例的SPHC热轧板卷，采用实施例1的成分(即表1中的成分)，热处理操作基本同实施例1，其与实施例1不同点在于：热处理时，在线等温去时效退火保温温度控制为350℃，保温时间为7h。
测试经此处理并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线，如图5所示，发现有明显的上屈服点，将导致SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中易产生不均匀变形。
对比例2
本对比例的SPHC热轧板卷，采用实施例1的成分(即表1中的成分)，热处理操作基本同实施例1，其与实施例1不同点在于：热处理时，在线等温去时效退火保温温度控制为750℃，保温时间为2h。
测试经此处理并自然堆放60天的SPHC热轧板卷的应力-应变曲线，其结果基本同对比例1，发现有明显的上屈服点，将导致SPHC热轧板卷在后续冲压成型过程中易产生不均匀变形。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，其特征在于：在低于SPHC热轧板卷铁素体相区温度Ar1的条件下，对SPHC热轧板卷进行在线等温去时效退火处理；
具体包括如下步骤：
步骤一、在线测量热轧后的SPHC板卷温度；
步骤二、控制SPHC热轧板卷温度降低到低于其铁素体相区温度Ar1下，对其进行在线等温去时效退火处理；采用覆盖保温罩或辅以辅助加热设备使SPHC热轧板卷进行保温，在线等温去时效退火处理时的保温温度控制为400~700℃，保温时间控制为2~6h；
步骤三、在经步骤二处理后，SPHC热轧板卷进行冷却。
2. 根据权利要求1所述的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，其特征在于：步骤三中， 到达保温设定时间后，拆除保温罩或辅助加热设备，冷却SPHC热轧板卷。
3.根据权利要求1所述的一种在线等温去时效退火降低SPHC热轧板卷时效性的热处理方法，其特征在于：步骤三中，SPHC热轧板卷进行自然冷却。
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