退火工艺对薄规格SPCC钢板组织和性能的影响

　　SPCC冷轧碳素钢薄板及钢带的应用范围较广。与常规厚度的SPCC钢板(厚度≥0.6mm)相比，薄规格SPCC钢板(厚度≤0.3mm)主要应用于电子产品外壳，所以对其深冲性能和表面质量的要求更高。冷轧后退火处理是冷轧生产中的重要工序，以达到降低钢的硬度、消除冷加工硬化、恢复钢的塑性变形能力之目的。由于受组织中碳化物长大的影响，薄规格SPCC退火板的伸长率会降低。因此研究退火工艺对薄规格

　　SPCC板带的组织及性能的影响十分必要。李秀莲等[1]分析了SPCC冷轧薄板成材率和性能合格率低的原因，提出退火工艺的优化措施，从而改善了SPCC冷轧薄板的性能，其研究的钢板厚度为0.5～2.0mm。高荣庆等[2]讨论了压下率和退火温度对SPCC钢带组织与性能的影响，认为从金相角度考虑，厚度小于0.3mm的SPCC钢板的最优退火温度为675～700℃。武磊等[3]分析了不同退火工艺对CSP热轧带钢供冷轧原料的SPCC板深冲性能和组织的影响，其研究的冷轧基板厚度 为1.0mm。本文则针对0.3mm厚的薄规格SPCC钢板，通过罩式退火模拟试验，研究退火温度和保温时间对钢板力学性能、成形性和织构的影响。

　　1　试验

　　试验材料为工业条件下生产的冷轧变形量为80%的0.3mm厚SPCC钢板，其化学成分如表1所示。

　　在SKY-2箱式电阻炉内以氮气为保护气体对SPCC钢板进行退火模拟试验：首先将钢板由室温快速加热到500℃，随后缓慢加热到退火温度(分别设为680、700、720℃)，保温9～13h，最后随炉冷却到550℃后空冷。由于钢板的厚度仅为0.3mm，因此采用HR30T标尺测定试样的表面洛氏硬度(总负荷为294.2N、钢球直径为1.588mm)，然后根据ASTM　E140和ISO18265标准中HR30T和HV的换算对照表，利用插值法得出试样的维氏硬度。采用CMT4105拉伸试验机对SPCC退火板进行力学性能和基本成型性能检测，分别按GB/T228—2002、GB/T5028—1999和GB/T5027—1999测定试样的断后延伸率A50、拉伸应变硬化指数n值和塑性应变比r值。

　　将SPCC退火板打磨、抛光，用5%硝酸酒精进行侵蚀，用金相显微镜观察其微观形貌。从680℃和700℃退火钢板上取14mm×24mm的小薄片，使用200#～2000#砂纸逐级打磨至厚度方向1/4表面处，然后使用无水酒精清洗并吹干。

　　在D5000型X射线衍射仪中进行试样的织构检测。根据反射法测得{110｝、{200｝、{211｝三张不完整极图，由计算机分析软件推算ODF图，并根据试验数据绘制α和γ取向线。

　　2　结果与讨论

　　2.1　退火温度对

　　SPCC钢板力学性能的影响经过不同温度退火并保温13h后，0.3mm厚SPCC钢板的力学性能和基本成形性能如图1和图2所示。从图1中可看出，退火温度为680℃时，试样的断后延伸率和硬度值较高;随着退火温度的升高，试样的硬度和延伸率逐渐下降;当退火温度升至720℃时，试样的断后延伸率和硬度值急剧降低，结合图2可知，此时试样的r值仅为0.81，这可能是由于温度过高导致材料晶粒粗大、塑性下降。从图2中可以看出，退火温度为700℃时，试样的r值较高，这可能是因为在退火过程中，一些有利织构，特别是 {111｝〈110〉、{111｝〈112〉等织构得到了发展，极大地提高了板材的冲压成形能力。r值是衡量钢板深冲性能的重要指标，r值的大小与钢板的晶体取向密度函数密切相关。因为{111｝晶面是主滑移面，而〈110〉方向是主滑移方向，由此构成的滑移系平行于板面，若{111｝晶面平行于轧面的晶粒比例高，对应的r值就高，致使板在成形时抵抗厚度减薄的能力强，所以其深冲性能较好[4-5]。