高强IF钢中P的晶界偏聚机理与磷化物析出的研究

汽车工业的节能减排要求IF钢在保持高深冲性的同时实现高强度。含P高强IF钢的局限性在于再结晶退火过程中P的晶界偏聚与磷化物析出导致的性能恶化，因此需要对P的晶界偏聚与磷化物析出的规律和机理进行深入的研究。本项目拟以不同Ti含量的含P高强IF钢(P≥0.06wt%)为研究对象，观察和测定高强IF钢中P的晶界偏聚、磷化物的析出、位错微结构、材料的相关性能等。通过改变再结晶退火工艺参数，分析再结晶退火温度和保温时间对P的晶界偏聚和磷化物析出的影响规律。阐明P在高强IF钢再结晶退火过程中的晶界偏聚机理，建立相应的偏聚动力学模型；明确P的晶界偏聚与磷化物析出的关系以及二者对材料性能的影响。进一步完善晶界偏聚理论，为高强IF钢的研发和应用提供理论指导和帮助。

本项目以不同Ti、P含量的高强IF钢为研究对象，分析了高强IF钢的再结晶机理、P的晶界偏聚行为与机理、磷化物的析出机理以及P 的晶界偏聚与磷化物析出的关系及其对性能的影响。研究认为冷轧IF钢中的{111}变形晶粒具有较高的形变储存能，退火过程中，{111}取向的亚晶（或晶粒）将优先回复并在原位形核，其次为{100}和{110}晶粒。富集P原子的大角度晶界迁移汇合与锋锐化使P原子在晶界发生偏聚，存在一个最大偏聚量，是同时存在有偏聚和反偏聚的非平衡偏聚过程。由于再结晶的全过程都是由热激活扩散控制的过程，P原子的晶界偏聚和反偏聚速率基本相当。根据非平衡偏聚动力学计算得到P原子发生晶界偏聚的临界时间与实验结果吻合。在FeTiP形成的初期，先是由Fe、Ti快速形成团簇，然后P扩散进去形成FeTiP，因此会存在一个开始形成时间。退火过程中P在晶界的偏聚以及形成磷化物的速率都是决定于P原子的扩散速率。高强IF钢的退火保温时间应该选择在P原子发生最大偏聚量的临界时间和磷化物开始形成时间之前，且需要足够的保温时间来保证材料的深冲性能。该项目研究成果可以为高强IF钢的开发和应用提供理论指导和实验数据。