夜雨聆风
论文基础信息
标题：AI/N值对超低碳钢织构与力学性能的影响
作者：邝振越, 刘紫熠, 虞鑫宁, 吴桂林
单位：北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室;北京科技大学碳中和研究院
关键词：超低碳钢;AI/N值;再结晶;织构;成形性能
DOI：10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.001
链接：http://www.jsrcl.net/CN/10.13251/j.issn.0254-6051.2026.05.001
摘要
通过添加元素AI,制备Al/N值为0～13.8的超低碳钢，研究了AI/N值对超低碳钢织构与力学性能的影响。结果表明：N显著弱化再结晶γ织构，并增强Goss织构。随着AI/N值的增加，试验钢中再结晶γ织构体积分数增加，Goss织构和{113}<110>织构组分减弱，试验钢的断后伸长率提高，r值增加，n值降低。AIN颗粒在卷取时析出，可固定间隙原子N,增加{111}<112>组分强度，提高r值和断后伸长率，改善成形性能。
研究背景
在国家双碳目标的要求下，钢铁行业急需减少二氧化碳的排放。使用大比例废钢的原料，并采用电弧炉冶炼，可显著降低炼钢过程的二氧化碳排放，是钢铁行业未来发展的重要途径。此外，汽车行业等要求超低碳汽车钢具有优良的深冲性能、高的塑性应变、非时效性等。但是，全废钢电炉冶炼超低碳钢会带来较多的元素Ｎ，Ｎ含量的增加会严重弱化钢的成形性能， 为超低碳钢的应用带来挑战。
主要创新点
面对电弧炉全废钢炼钢高氮难题，系统研究Al/N比对超低碳钢的组织、织构和成形性能的影响规律，分析成形性能差异的原因，为电炉炼钢控氮改善深冲性能提供技术思路。
使用TEM对模拟卷曲后的样品进行表征，发现纳米级AlN析出，促进有利深冲γ织构，弱化有害Goss织构。
试验方法
通过添加不同重量纯Al块，控制铸锭中N含量约为0.0050%，在真空感应炉冶炼不同Al/N的超低碳钢铸锭。铸锭经锻造、热轧、模拟卷曲、冷轧工序，最终轧制成1.3mm厚的冷轧板。冷轧板试样进行退火后，试样经砂纸打磨、机械抛光和电解抛光，使用配备EBSD探头的SEM对试样的微观组织和织构进行表征，并进行室温拉伸试验测试其成形性能，以塑性应变比（r值）和应变硬化指数（n值）评价成形性能，讨论不同Al/N值的试样对组织性能差异的影响原因。使用TEM观察经模拟卷曲后的试样，观察AlN析出相。
研究结论
随着AI/N值的提高，试验超低碳钢中间隙Ｎ原子被AI固定，在卷取时析出形成纳米级AIN颗粒，使得再结晶平均晶粒尺寸减小，晶粒形貌由等轴状转变为饼形，再结晶γ织构的体积分数提高，Goss织构和｛113｝＜110＞织构强度显著减弱。
随着AI/N值的提高，试验超低碳钢的屈服强度降低，抗拉强度、断后伸长率和ｒ值提高，ｎ值降低；AI/N值为13.8的试验钢获得最大的r值和断后伸长率。
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