IF钢的常见成分特点是超低碳、 微合金化、 钢质纯净。
① 含碳量低是IF钢的成分特点之一。 在铝镇静钢板如08Al中, 由于不经真空
脱气处理, 一般w(C)=0.04%~0.06%, w(Al)=0.2%~0.07%。 而IF钢采用真空
脱气技术, 使钢中碳含量大大降低, 一般 w(C)≤0.005%、 w(N)≤0.003%(甚至
w(C)≤0.002%、 w(N)≤0.0002%)。 降低了含碳量, 也就为增加变形能力提供
了必要条件。
② 微合金化是IF钢的成分特点之二。 铝镇静钢板不是有意添加合金元素,
IF钢板中正是加入了适量的微合金元素 Ti、 Nb, 使 C、 N 原子完全被固定而无
间隙原子存在。 研究证明: Ti、 Nb固定钢中的间隙原子, 得到了纯净的铁素体
基体, 有利于提高钢板的变形能力, 使r值大增, 且呈现非时效性。
③ 钢质纯净是IF钢的成分特点之三。 IF钢生产中除C、 N含量被尽量降低外其
他杂质元素 (如S、 O等) 含量也要控制在尽可能低的水平, 故IF钢钢质纯净。
881. IF 钢中常见的化学元素各有什么作用？ 该如何控制？
IF钢的成分特点是超低碳、 微合金化、 钢质纯净。 在IF钢的实际冶炼过程
中, 碳含量应尽量保持在较低的水平, 加入的 Ti、 Nb等合金元素量应保证能完
全清除钢中的 C、 N 等间隙原子, 同时其他杂质元素也要控制在尽可能低的水
平, 保证钢质纯净。
(1) C元素 C是钢中最一般的强化元素, C使强度增加, 塑性下降。 对成
第四章 冷轧板带钢生产 381形用钢而言, 需要的是低屈服强度、 高均匀伸长率和总伸长率。 因此深冲钢需要
低的含碳量, 一般超深冲IF钢的碳含量不超过50×10-6。 在冶炼方面必须采用
新技术以降低碳含量。 随着钢中C含量的降低, 钢的成形性指标r值和总伸长率
δ得到改善, 当钢种 C含量低于0.01%以下时, r值和δ 值急剧上升。
超低碳是IF钢的重要特点之一, 对深冲钢研究所得的一个重要结论是: 固
溶 C严重损害r 值, 随固溶 C 的 增 加 (3×10-6~50×10-6) 再 结 晶 织 构 中
{111} 组分急剧减少, 产品时效倾向增加。 这被认为是 C 在高温下以间隙固溶
原子溶于铁素体, 在再结晶退火时, 以 Fe3C的形式析出, 使再结晶晶粒易于在
其周围形核, 增加了非 {111} 取向晶核的成核率。
一般来说, 降低钢中C含量可以提高钢板的伸长率δ和r 值, 将C含量降低
到20×10-6以 下, 低 碳 钢 无 需 时 效 处 理, 也 可 以 使 时 效 指 数 (AI) 降 低 到
30MPa以下, 甚至为零。 因此, C元素的含量控制在冶炼能达到的最低线。
(2) N 元素 一般 N 在钢中使屈服强度和抗拉强度增加, 硬度上升, r值下
降并引起时效。 对于冲压用钢, N 的作用和碳元素一样, 主要是造成屈服效应
和应变时效。 但如果工艺控制不当, N 会和 Ti、 Al等形成带棱角的夹杂物, 对
冲压有不利影响。 对于深冲用钢, 要尽量降低 N 的含量。 因此, N 元素的含量
控制在冶炼能达到的最低线。
(3) Si和 Mn元素 通常认为, 随 Mn含量的增加, 深冲钢的r值下降。 特
别是 Mn含量较高时, Mn对 {111} 织构的不利影响被认为是 Mn与 C 交互作
用的结果。 在IF 钢中, C、 N 原子被固定, Mn的影响减弱。 另外, 可以看出
Mn含量变化时对再结晶温无影响。
Mn通常是按 Mn/S≥10来考虑, 以免发生由于 S引起的热脆。 但对加 Ti
超低碳钢来说, 因S以钛化物的形式被固定, 不会有热脆发生, 故 Mn含量可适
当降低。 Mn量过大除固溶强化外还引起析出物过剩, 阻碍再结晶晶粒的长大,
对r值不利, 故 Mn含量应控制在较低范围 (≤0.2%)。
Si是钢中的固溶强化元素, 含量越低越好 (≤0.03%)。
(4) O 元素 O 是炼钢中不可缺少的元素, 但是 O 与其他许多元素的亲和力
强, 易在钢中形成各种夹杂物, 这些夹杂物对钢的性能有不利影响。 O含量过高也会
影响其他元素的效果。 例如, 向钢中添加 Ti以固定C和 N时, 如果w(O)≤0.015%,
则钢的 {100} 织构弱, r值较高; 但是当w(O)>0.015%时, 则 {111} 织构强
度突然下降, r值也突然下降。 因此, O 含量控制在0.005%内。
(5) Al元素 在优质冲压钢中 Al是作为脱氧剂加入的, 主要用于去除吹氧
冶炼时溶在钢液中的氧。 同时 Al作为定氧剂, 抑制 N 在铁素体内的固溶, 消除
应变时效, 提高低温塑性。
Al作为脱氧剂先于 Ti元素加入, 除达到脱氧的目的, 也可以减少钛合金的
烧损, 提高 Ti的收得率。 与 Mn相似, 过多的 Al对r值不利, 故 Al含量控制
382 板带钢生产技术 1000 问要适当 (0.02%~0.07%)。
(6) S元素 S在深冲钢中是有害元素, 应尽可能地降低IF钢中S含量。 S
通常在钢中形成硫化物如 MnS、 TiS、 Ti-Nb-S等。 根据国外对IF 钢的分析结
果, IF钢的硫含量均控制在0.008%以下。 硫在铁水预处理后可降至0.01%左
右, 然后经转炉吹炼降硫 30%~50%时, IF 钢 中 的 硫 含 量 可 降 至 0.005%~
0.007%的水平。 因此, S含量应尽可能地控制低 (≤0.01%)。
(7) P元素 一般来说, P是一种有害元素, 会增加钢的脆性, P 在亚晶界
或大角度晶界产生偏析, 影响再结晶择优形核, 对 {111} 织构的发展不利。 但
是, 磷也是一种可以提高钢强度的有效元素, 对于低碳钢适当地加入磷, 可以生
产成形性优良的深冲钢高强钢。 研究发现在钢种加入适量的磷, 对其成形性影响
不大, 但可以大大提高钢的强度。 磷对钢的成形性总的影响是, 随着钢中磷含量
的增加, 抗拉强度和屈服强度增加, 总伸长率δ、 n 值、 r 值均降低。 也有研究
认为, 在脱碳脱氮的薄板钢中加入0.05%~0.08%的磷, 反而可以提高钢板的
r值。
研究表明, 在P含量较低 (0.001%) 的IF钢中, 晶粒内和晶界处均发现有
细小的 TiC析出; 而在P含量较高 (0.011%) 的IF钢中, 晶界处没有发现 TiC
存在。 正是晶界处存在细小的 TiC析出物影响了r值和再结晶温度。
P易偏析, 明显损害钢板质量的均匀性, 是产生裂纹的原因, 因此 P应尽可
能地控制低 (≤0.013%)。
(8) Nb、 Ti等微合金元素 按添加元素分类, 目前工业生产的IF 钢有三
种, 即单一添加 Ti的 Ti-IF钢、 单一添加 Nb的 Nb-IF钢和复合添加 Ti、 Nb的
Ti+Nb-IF钢。 IF钢微合金元素的作用如表4-9所示。
表4-9 IF钢微合金化元素的作用
IF钢的种类 微合金元素的作用
Ti-IF钢 Ti固定 N、C
Nb-IF钢 Nb固定 C、Al固定 N
Ti+Nb-IF钢 Ti固定 N、Nb固定 C
仅靠降低 C含量并不能提高超深冲钢的性能, 因为在r 值和δ 值提高的同
时, Δδ、 Δr也增大。 IF钢正是在超低碳钢中加入了强 C、 N 化物形成元素 Ti、
Nb等, 清除了钢中的间隙原子, 得到纯净的铁素体基体, 可以进一步提高深冲
性能。
882. IF 钢中添加的合金元素的作用机理有哪些？
根据加入合金元素的作用机理不同, IF钢可分为以下三类。
第四章 冷轧板带钢生产 383① 固溶型, 如含 P深冲钢板。 由于 P 的加入, 使得钢在加工过程中, P 向
晶界和亚晶界偏聚, 从而改变其形核长大的过程, 进而改变织构组分来提高其深
冲性能。
② 前析出型, 如超深冲IF钢。 这类钢是依靠在加工过程中 (主要是热加工
过程中), 使 Ti、 Nb等合金元素与 C、 N 等间隙原子结合形成化合物, 而清除
固溶 C、 N 原子的影响。 同时, 析出物影响冷轧织构及退火织构的组分, 从而改
变其深冲性能。
③ 后析出型, 如08Al深冲钢。 该类钢是通过热加工使其化合物溶于钢中,
在退火过程中使其析出, 随着析出过程的进行, 促进有利织构的形成。