差厚板退火过程的组织演变模拟研究

　　节能减排已成为汽车行业发展的大趋势，汽车轻量化是汽车行业面临的一项重大课题。汽车轻量化途径一是优化汽车框架结构，二是在车身制造上采用轻质材料。继激光拼焊板(TWB)之后，柔性轧制差厚板(TRB)的研制成功为实现汽车减重提供了新途径[1]。轧态差厚板由于其沿轧向的厚度呈周期变化，且加工硬化程度不同，故在退火后其薄区和厚区的性能差异较大[2]，合理控制并利用这种差异性能的变化，是差厚板性能控制的一个重要内容。冷轧差厚板力学性能与其退火过程的组织演变及退火后的晶粒尺寸密切相关[3]。为此，本文以CR340差厚板退火过程为研究对象，采用实验和模拟方法对其组织演变进行对比分析，以期为制定差厚板退火工艺优化提供依据。

　　1　实验

　　1.1　材料

　　本实验所用材料为CR340差厚板，其化学成分如表1所示。

　　1.2　实验方法

　　1.2.1　试样制备和表征

　　在CR340差厚板的不同厚度区域取试样进行退火实验，并采用Leica型金相显微镜、Instron型拉伸实验机和ZEISS型场发射扫描电镜等对试样进行测试和表征。

　　1.2.2　试样退火处理过程

　　将试样置入SX-2-12型管式炉中进行等温退火处理，试样温度由其附近的热电偶直接测得。在实验过程中，首先将炉温加热至设定温度，待炉温稳定一段时间后放入试样，并指定保温时间空冷至室温。根据产品要求，本文确定试样薄区为主要研究对象。

　　2　退火差

　　厚板性能和组织分析图1为试样在580℃×4h退火后不同厚度区域的力学性能。由图1可看出，退火后试样沿轧制方向的性能差异化明显，其相应的再结晶退火行为也大不相同。

　　图2为试样600℃退火过程的EBSD晶粒取向图(板厚为1.0mm)，据此可以初步判断其再结晶起止点。由图2(a)可看出，试样600℃×128s退火时，压扁的晶粒内部存在大量的小角度晶界(如图2(a)细线所示，图中粗线为大角度晶界)，位错已开始重新规则排列并且有多边形化的迹象，同时部分位错密集的地方已开始再结晶，细小的再结晶晶粒开始形核生长，再结晶晶粒内部已无亚结构。由此可见，试样已经进入再结晶阶段。由图2(b)可看出，当保温时间达到256s时，再结晶晶粒明显增多并有一部分开始生长，形变金属中的亚结构明显变少，且小角度晶界排列更加规则。随着再结晶过程的进行，形变组织被再结晶晶粒一点点吞噬，亚结构越来越少，大部分晶粒已开始生长，但位错较密集的地方仍然有新的再结晶晶粒形成。由图2(e)可看出，当保温时间为2048s时，试样中几乎没有形变组织，亚结构基本消失。