薄钢板经常被冲压加工为立体外形作为结构件使用。结构件用材所要求的强度主要是通过c含量来控制,但为了增加更多的功能还需要添加合金元素。Cr是进步薄钢板淬透性和耐蚀性的元素。根据结构件使用目的的不同,薄钢板中的Cr含量从不到1%一直到百分之几十。因此,研究Cr含量对薄钢板力学性能的影响,对于把握含Cr薄钢板的强度是十分必要的。已有研究报告证实了Cr在超低碳冷轧钢板中的固溶软化现象。但是,Cr含量大于12%的不锈钢由于Cr的固溶强化作用,与无Cr钢相比强度明显进步。关
各个实验钢的组织都是均匀的多边形铁素体组织。研究冷轧退火温度和拉伸性能的关系,可知上屈服点(YP)随退火温度的升高而下降,并且0%~10%Cr含量的低Cr钢YP的降低程度大于16%以上Cr含量的高Cr钢。此外,5%Cr钢的YP比0%C钢低。10%以上Cr含量钢,Cr含量越高YP也越高。Pickering以为,在低Cr钢中每添加1%的Cr,屈服强度约下降30MPa。但是,Leslie以为,在超低碳IF钢中添加小于6%的Cr,在常温下,发生Cr的固溶强化。对于在钢中添加Cr的效果有着如此不同的看法。本实验的结果与Pickering的理解相同,添加Cr使屈服点降低,但降低的量远小于Pickering的猜测值。
抗拉强度(TS)随退火温度的升高而缓慢降低,并且在高Cr含量时,抗拉强度降低的更加缓慢。与YP不同,Cr含量越高,TS越大。Binder等人的实验结果表明,随Cr含量的增加,TS单调增加。本实验结果也有同样的变化趋势。但在Binder实验结果中,0%Cr钢TS大于300MPa,20%Cr钢TS大于500MPa,都比本实验结果高。这是由于本实验钢用材的纯度高于Binder实验钢。研究表明:退火温度对伸长率没有明显的影响,并且,TS越高,伸长率越低。因此,越是低Cr钢,Cr含量增加,伸长率降低的越明显。
研究退火温度与屈服点伸长率(YPel)的关系,可知YPel随退火温度的升高明显降低。其中
0%Cr钢YPel降低的程度最大,随Cr含量的增加,降低的程度逐渐变小。高Cr钢YPel下降的原因是碳氮化物的析出使固溶C减少。
按照Hall-Petch公式,YP-随铁素体晶粒直径的1/2次方直线增加。
YP=σ0+kd-1/2(σ0:MPa;k:MPa·m1/2)
0%Cr钢的k值约为0.6MPa·m1/2。这与Morrison的值接近。随着Cr含量的增加,Hall-Petch直线的斜率减小。特别是23%Cr钢的k值很小,该钢的YP几乎不随铁素体晶粒直径变化。在相同晶粒直径情况下,5%Cr钢的YP最小,23%Cr钢的YP最大。5%Cr钢的YP最小的原因是5%Cr钢的σ0最小。
(来源:世界金属导报)