简介

　　双相钢是20%～80%  铁素体（软相）和10%～20%马氏体（硬相）的混合物。它具有低屈服点，高加工硬化速率，好的延伸特性。作为一种新的拉伸材料，双相钢被广泛应用在汽车制造上。采用双相钢可以减重约20%。研究和发展双相钢对世界范围内的节省原材料、降低能耗和可持续发展具有重要意义。许多因素影响双相钢的生产工艺，例如化学成分，临界退火温度/时间，初始显微组织等。本文主要介绍超快冷工艺在双相钢生产上的几个工艺参数的设计。 

　　2 双相钢的控制冷却过程

　　根据双相钢热处理过程的不同，双相钢可分为：热处理双相钢、热轧和冷轧双相钢。热轧双相钢所需的设备相对简单，并且节省生产消耗。因此热轧双相钢发展得更为广泛一些。

　　通常双相钢的轧制和冷却过程应满足以下条件：  足够的铁素体生成；  抑制珠光体的产生；  抑制贝氏体的产生；  残余奥氏体转变为马氏体。 

　　首先必须能够生产足够量的铁素体。轧制过程加速了形核，所以随后的冷却中很快生成铁素体。为了避免珠光体和贝氏体的形成和考虑到冷却区长度的限制冷却过程应尽可能快。通常带钢在空气中停留片刻足以产生足够量的铁素体。终冷温度应该低于Ms温度，以确保残余奥氏体转变为马氏体。根据冷却工艺的要求，两阶段冷却制度常常被应用在双相钢的生产上。比较合理的冷却速度是在60～200℃之间。超快冷工艺被应用在双相钢的生产上。在一些钢厂，对层流冷却系统进行改造，增加了超快冷设备，其经济效益可观，具有可行性。 

　　3 冷却过程参数设计 

　　冷却过程参数，包括终轧温度、中间温度、终冷温度、过钢速度等，是冷却过程的重要控制目标。 

　　水冷过程中轧件通常在空气中冷却数秒钟以生成足够铁素体。应该在尽可能短的时间里得到准确量的铁素体。根据Avrami方程X=1-exp(-btn)转变速度取决于参数n和b。n由化学成分和转变类型决定，近似常数。有文献表明，n值在相变的开始和结束有明显的波动。b值是温度、孕育期等的函数。当转变温度接近鼻温时，转变速度最快。因此中间温度应尽可能在鼻温附近。

　　中间空冷时间决定了铁素体在有限的冷却区内的生成量，但又被冷却区长度限制，是决定产品组织组成的一个重要控制参数。双相钢的理想铁素体含量是80%～90%。根据Avrami方程，4mm厚轧件在850℃终轧温度条件下，在不同的中间温度下得到的铁素体体积分数，可见，在5～7s内铁素体的含量满足要求，尤其是冷却6s所得到的铁素体含量是最佳的。此前，铁素体生成速率很快。理想的中间空冷时间应确保轧件断面上的铁素体分布均匀且在目标范围内。同时，中间空冷时间应保证尽可能短以缩短冷却区长度。此外，铁素体晶粒尺寸随中间空冷时间和中间温度的提高而增大。 

　　卷取温度应该低于Ms以确保残余奥氏体能完全转变成马氏体。首先要准确的计算Ms，该值随铁素体份数变化。Ms随残余奥氏体中的碳含量增加而降低。残余奥氏体中的碳含量随铁素体含量增加而增加，也就是说，Ms随生成的铁素体分数变化。因此Ms必须根据动态碳含量进行计算。     

　　当中间空冷时间根据目标铁素体含量被确定下来且冷却速度根据CCT相图和冷却能力被确定下来后，轧件的通过速度受轧机限制，轧件的通过速度决定了冷却区的长度，同时该速度又受轧机的限制。一方面，轧件速度应尽可能快，以提高生产效率；另一方面轧件速度应尽可能低以缩短冷却区长度。轧件速度最好保持在3.12～5.83m/s。

　　4 在线应用

　　两阶段冷却是双相钢生产中最常用的冷却方法，越接近表面，硬度值越高，这是因为表面冷却速度大，生成更多的马氏体。铁素体晶粒尺寸大约5μm，屈服强度是484 MPa，抗拉强度635 MPa，伸长率26%。

　　5结论

　　二阶段冷却策略是双相钢生产的最优工艺。CSP生产线进行改造后仍能满足生产要求。重要的工艺参数决定着产品性能，比如中间温度，中间空冷时间，卷取温度，轧件通过速度等。在线应用结果表明，采用该冷却工艺能得到满意的力学性能。