无间隙原子（if）钢晶界及织构的演变

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1、L海交通大学博士学位论文摘要无间隙原子(IF)钢晶界及织构的演变摘要本文研究工作以无间隙原子(intersddal-丘ee，简称IF)钢为对象，借助于电子背散射衍射技术(EBsD)、x射线衍射仪(Ⅺ①)、扫描电子显微镜(sEM)、俄歇电子能谱仪(AES)、透射电子显微镜(TEM)以及力学性能检测等分析技术和测试设备，对不同冷轧变形和热处理工艺条件下多晶金属板材中的织构、晶界以及二者与板材冲压成形性能间的关系进行了深入系统的研究。研究了冷轧变形及退火工艺对IF钢板织构和深冲性能的影响规律。随着冷轧变形量的增加，再结晶IF钢板中

2、的Y纤维织构增强，平均塑性应变比值(rm)单调增加；当冷轧变形率小于80％时，随冷轧压下率增加，再结晶IF钢板的制耳参数(△r)递减，加工硬化指数(FI)递增；当冷轧变形率超过80％，△r值在O．1～0．2之间波动，11值则稳定在O-3左右。IF钢板的rm值随退火温度的升高而显著增加，这与其再结晶Y纤维织构随退火湿度的升高而增强密切相关：低温退火时，延长保温时间可使rm值增加，而高温退火时，延长保温时间对IF钢r。值的影响不大：相同的冷轧变形条件下，连续退火IF钢板的深冲性能优于罩式退火IF钢板，这主要是因为连续退火IF钢板

3、中Y纤维织构的平均强度要明显高于罩式退火IF钢板。采用EBSD技术对IF钢板再结晶显微织构的演变规律进行了深入研究，结果表明，IF钢再结晶织构的形成机制为定向形核，其依据是再结晶过程中特殊取向的新晶粒的面积占所有新晶粒面积的比值基本保持不变，即不同取向的再结晶晶核长大速率相同。通过对部分再结晶IF钢样品进行EBSD检测和分析后发现，不同取向的变形晶粒的形变储能按{001}<110>、{112}<110>、{111)<110>和{111)<112>的取向顺序递增。这种形变储能的差异导致{111)<112>和{111)<110>

4、取向的变形晶粒优先被消耗，而{112}<110>和{001)<1lo>取向的变形晶粒直到再结晶后期才被消耗；{111}<112>新晶粒在{111)<110>变形基体中形核，而{111)<110>新晶粒则在{11l}<112>变形基体中形核。t-．海交通大学博士学位论文摘要通过对不同冷轧变形和退火工艺条件下lF钢中的晶界特征分布和晶界连通性进行研究后发现，增加冷轧变形量，有利于增加IF钢板中的小角度晶界(E1)，但冷轧变形量的增加对(∑3～盟9)CSL晶界的影响不大。低能特殊晶界(El～E29)的增加有利于破碎IF钢板中的随机

5、晶界网络，改善其晶界连通性。此外，IF钢板的晶界特征分布与其晶粒尺寸和织构也密切相关。小晶粒周围易出现低能特殊晶界，而大品粒周围易出现高能随机晶界；强烈的再结晶织构有利于增加低能特殊晶界的份额。深入研究和分析了IF钢板二次加工脆性与其晶界特征分布和晶界连通性间的内在关系。结果表明，IF钢板冲压成形过程中位错大量在随机晶界处塞积而产生应力集中，从而在高能随机晶界处萌生微裂纹，微裂纹沿着连续网状结构的高能随机品界迅速扩展，最终导致IF钢板产生二次加工脆性：而低能特殊晶界则对裂纹扩展显示出强烈的阻碍作用。分析表明，连续退火IF钢板

6、中数量众多的低能特殊晶界与高能随机晶界均匀分布，使得其DBTT大大降低：而罩式退火IF钢板中低能特殊晶界数量较少且成团集中分布，随机晶界分布在团簇周围构成粗大的网状结构，这是导致罩式退火IF钢板易产生二次加工脆性的重要原因；而P在高能随机晶界的偏聚则是导致含P高强IF钢板的DBTT明显高于T卜IF钢板的主要原因。采用应变．再结晶方法对IF钢板的晶界特征分布和晶界连通性进行优化处理，使得其二次加工脆性得到明显改善。晶界优化处理的微观作用机理是：晶粒间形变储能的差异导致离能随机晶界发生“应变诱导迁移”，迁移过程中高能随机晶界发生

7、分鳃从而生成新的低能特殊晶界。这一方面增加了IF钢板中的低能特殊晶界的数量，优化了晶界特征分布；另一方面，也增加了IF钢板中的2-CSL三叉晶界的数量，同时在随机晶界中引入了低能特殊晶界，使连续随机晶界网络被破碎，从而优化了晶界连通性。关键词：无间隙原子钢，晶界，织构，深冲性能，电子背散射衍射lJ海交通大学博jj学位论盅ABSTRACTGRAINBOUNDARIESANDTHEEVoLUTIoNoFTEXTUREININTESTITIAL—FREE(IF)STEELSABSTRACTInthispapebtexture，gr

8、ainboundarycharactersandtheireffectsondeep—drawabilityofIFsteelsheetswereinvestigatedwithelectronback-scatterdiffraction皿BSD)，X-raydiffractometer