碳素結(jié)構鋼成本低廉但只能達到較低的強度等級，更高的強度等級是以犧牲成型性能和焊接性能為代價的。含磷鋼對焊接性能、退火再結(jié)晶影響較小，加之成本經(jīng)濟、屈強比低、熱軋到退火強度損失小等優(yōu)點，很適合冷軋結(jié)構鋼板的開發(fā)，但所能達到的強度級別較低。微合金化鋼具有細晶強化和沉淀強化效應顯著、焊接性能好等優(yōu)點，但有屈強比高、再結(jié)晶困難、工藝敏感性大等缺點。采用含磷鋼微合金化的技術路線綜合了含磷鋼和微合金化鋼的優(yōu)點，避免了各自的缺點，從而在達到一定強度等級的基礎上，保證鋼板具有較低的屈強比及較低的工藝敏感性，并保持了較低的成本。

常用的微合金化元素有釩、鈦和鈮，對于冷軋和鍍層鋼板，常用鈦和鈮，而鈦鋼由于在批量生產(chǎn)中很難控制工藝條件來保證較窄的力學性能離散度，且鈦含量較高的鋼中其焊接性能較差，所以鈦主要用作鈮微合金化的補充。下面研究了鈮鈦復合微合金化對含磷鋼熱軋態(tài)和冷軋態(tài)組織、性能的影響。

試驗鋼在真空感應爐中進行冶煉，主要化學成分如表1所示。鋼錠鍛造成斷面為200mm×25mm的板坯，加熱制度為1200℃，終鍛溫度在850℃左右。將鍛造板坯加工成斷面為200mm×22mm熱軋坯坯料，在實驗室軋機上進行熱軋。板坯加熱溫度為1250℃，保溫時間為1h，按三道次(壓下率分別為50%、50%和40%)軋成4mm的薄板，終軋溫度控制在900℃左右；軋后的鋼板在冷卻劑中冷卻20s左右分別降到600、650、700℃放入箱式爐中保溫1h后隨爐冷卻到室溫以模擬熱軋卷取。熱軋薄帶鹽酸酸洗后軋成1.6mm冷軋薄帶供退火用。退火在實驗室鹽浴爐中進行，退火溫度分別為650、700、750、780、825、850℃，退火時間分別為10、30、60、100、300、1000s，以研究再結(jié)晶動力學。此外，為了研究退火工藝對顯微組織和力學性能的影響，選擇750、780、800、825、850℃5種退火溫度和30s的退火時間進行退火。

表1 試驗鋼的主要化學成分( wB %)

結(jié)果表明：

(1)鈮微合金化鋼和鈮鈦復合微合金化鋼均在600℃卷取時析出充分且未見粗化，沉淀強化效果明顯，隨著卷取溫度的升高，析出物粗化，強化效應減弱。與鈮微合金化鋼相比而言，鈮鈦復合微合金化鋼在600℃卷取時析出物數(shù)量更多，在更高溫度卷取時熟化速度更快，650℃卷取時即熟化到一定程度，繼續(xù)升高卷取溫度至700℃時，析出物進一步粗化的程度有限。

(2)添加微合金化元素之后顯著提高了再結(jié)晶激活能，含磷鋼的退火再結(jié)晶激活能在130kJ/mol左右，微合金化鋼的再結(jié)晶激活能均在240kJ/mol以上。600℃卷取的條件下，鈮微合金化鋼、鈮鈦復合微合金化鋼的退火再結(jié)晶激活能分別是301、349kJ/mol，800℃×30s連續(xù)退火時均可以保證完全再結(jié)晶；650℃卷取條件下，鈮微合金化鋼、鈮鈦復合微合金化鋼的退火再結(jié)晶激活能分別是277、272kJ/mol，可以保證完全再結(jié)晶的連續(xù)退火條件分別是780℃×30s、750℃×30s。

(3)在保證完全再結(jié)晶的基礎上，隨著退火溫度的升高，析出物會進一步粗化長大，沉淀強化效應減弱，會在一定程度上影響板卷之間的力學性能穩(wěn)定性，對于性能離散度有嚴格限制的產(chǎn)品系列，尤其要注意連續(xù)退火的精確控溫。

(4)針對350MPa級冷軋結(jié)構產(chǎn)品系列推薦鈮鈦復合微合金化鋼的成分體系，卷取溫度和退火制度分別是600℃、800℃×30s；針對320MPa級冷軋結(jié)構產(chǎn)品系列推薦鈮微合金化鋼的成分體系，卷取溫度和退火制度分別是650℃、780℃×30s。（子云）