CN102140609A

CN102140609A - 硅铝复合添加590MPa级相变诱发塑性钢及制备方法

Info

Publication number: CN102140609A
Application number: CN 201110032387
Authority: CN
Inventors: 邝霜; 刘光明; 熊爱明; 腾华湘; 刘利; 刘广会; 尉冬; 陈斌; 乔建军; 陈波
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2011-01-29
Filing date: 2011-01-29
Publication date: 2011-08-03

Abstract

一种硅铝复合添加590MPa级相变诱发塑性钢及制备方法，属于汽车用塑性钢技术领域。化学成分重量百分比为：C，0.14％-0.17％；Si，0.4％-0.6％；Mn，1.4％-1.8％；P≤0.01％；S≤0.01％；Alt，0.6％-0.9％；N≤0.005％；余量为Fe。热轧工艺参数为：连铸坯加热温度，1250±30℃；终轧温度，890±30℃；卷取温度，670±30℃。冷轧压下率：控制在50％-70％；控制连续退火工艺。优点在于，通过成分设计，配合恰当的热轧、冷轧和退火工艺参数、平整工艺参数，成功生产出较高强度与延伸率配合的590MPa级相变诱发塑性钢带。通过调整合金成分，提高了产品表面质量，具有良好的力学性能，可观的经济效益。

Description

硅铝复合添加590MPa级相变诱发塑性钢及制备方法

技术领域

本发明所属于汽车用塑性钢技术领域，特别是提供了一种硅铝复合添加590MPa级相变诱发塑性钢及制备方法。。

背景技术

相变诱发塑性(Phase Transform Induce Plastic，简称TRIP)钢显微组织由50％-70％的铁素体、10％-30％的贝氏体及10％-20％的残余奥氏体组成。在外加应力作用下，残余奥氏体向马氏体转变使得钢板表现出良好的塑性和高的加工硬化特性(即TRIP效应)。因为其良好的成形性和碰撞能量吸收能力，成为汽车用高强度钢的首选材料之一。良好的TRIP效应需要具有相当数量的室温稳定奥氏体。过去TRIP钢的合金体系多采用高Si添加(通常大于1.0Wt％)，因其溶于铁素体，使得碳锰元素向奥氏体中偏聚而稳定奥氏体。但是高的Si含量容易产生铸坯热裂，并且Si的表面富集与氧化导致热轧钢板表面红锈，在冷轧前酸洗过程中难以除尽，因而严重影响汽车板的表面质量。因而必须寻找新的TRIP钢合金体系，在新的合金体系下，必须要能够准确确定合金含量和与之相匹配的合理热轧工艺、冷轧压下率、连续退火工艺、平整延伸率等，使相变诱发钢板具良好的表面质量，并达到设计的强度级别，且具有良好的TRIP效应，从而保证高的延伸率与加工硬化值。

发明内容

本发明目的是提供一种硅铝复合添加590MPa级相变诱发塑性钢及制备方法，使得TRIP钢具有更好的表面质量和力学性能。

Al也是溶于铁素体的元素，按照热力学计算推出Al也可以提高C、Mn在奥氏体中的化学势，从而使C、Mn向奥氏体中转移并稳定奥氏体。但是Al的强化效果相对Si较差，为了保证强度，不得不过分提高C、Mn含量，这又导致TRIP钢的焊接性能恶化。并且添加较高的Al含量(如＞1.0Wt％)使得钢水粘度增加，容易在浇铸时形成水口堵塞。综合上述因素，本发明设计的TRIP钢为Si、Al复合添加，通过精确试验，配置出的化学成分如下(质量分数)：C，0.14％-0.17％；Si，0.4％-0.6％；Mn，1.4％-1.8％；P≤0.01％；S≤0.01％；Alt，0.6％-0.9％；N≤0.005％；余量为Fe。

上述Si、Al复合TRIP钢的生产工艺如下：

热轧工艺：连铸坯加热温度：1250±30℃；终轧温度：890±30℃；卷取温度：670±30℃。

卷取温度的高低对TRIP钢热轧中间组织和力学性能具有较大影响。采用高温终轧与高温卷取，热轧板的组织为尺寸较大的多边形铁素体晶粒与发育充分的珠光体，该显微组织具有相对低的屈服强度。这使得在冷轧变形时轧制力减小。研究发现如果采用低于840℃的终轧温度及低于630℃的卷取温度，热轧板容易出现针状铁素体或贝氏体组织，热轧板的屈服强度将增加50MPa-80MPa，且加工硬化强烈。

冷轧工艺：此发明根据不同的带钢厚度规格，将冷轧压下率大致控制在大于50％-70％之间。

带钢采用连续退火，其退火温度参数如下：

加热段	均热段	缓冷段出口	快冷段出口	过时效段
					820±10℃	820±10℃	680±20℃	410±10℃	410±10℃

连续退火实施步骤及特征如下：

A.带钢由室温进入介质为H₂和N₂组成(体积比为3％H₂与97％N₂)的非氧化性气氛中经15～19s加热至250℃；该过程为预热，其加热速度相对较快，为12℃/s～17℃/s，目的是缩短加热时间。

B.随后在H₂和N₂组成(体积比为5％H₂与95％N₂)的非氧化性气氛中经250-300s进一步加热到810℃～830℃；该过程实现冷轧铁素体组织的再结晶，并且珠光体先转变为奥氏体并向铁素体长大。该加热速度约为2℃/s～3℃/s。

C.随后在810℃～830℃的H₂和N₂(体积比为10％H₂与90％N₂)非氧化性气氛中保温90s～120s；该过程实现部分奥氏体化，该过程铁素体中的C、Mn元素向奥氏体中转移并在奥氏体中均化。该过程钢中的显微组织为15％～25％的铁素体，75％～85％的奥氏体。

D.随后在H₂和N₂组成(体积比为5％H₂与95％N₂)的非氧化性气氛中经25～40秒冷却至660℃～700℃；冷却速度约为3～5℃/s，为缓慢冷却。该过程使得奥氏体部分转移为铁素体，C、Mn等元素进一步向奥氏体中聚集。缓慢冷却结束时，钢种奥氏体的含量约为30％～40％。

E.随后在H₂和N₂组成(体积比为20％H₂与80％N₂)的非氧化性气氛中经5～7秒冷却至400℃～420℃，冷却速度大于35℃/s，为快速冷却。该过程避免奥氏体分解转变为珠光体或者析出渗碳体。快冷结束温度设定对组织转变有重要影响，如果快速冷却温度过低而出现马氏体，则不能获得足够的残余奥氏体，快冷温度太低，则容易出现渗碳体。

F.在H₂和N₂组成(体积比为5％H₂与95％N₂)的非氧化性气氛中在400℃～420℃保温经350～380℃，该过程贝氏体析出，C、Mn原子进一步向奥氏体中转移，奥氏体的稳定性逐渐增强。

为了减小TRIP钢的退火态屈服平台并获得适当的表面粗糙度，本发明采用0.8±0.2％平整延伸率来进行控制。

本发明通过成分设计，配合恰当的热轧、冷轧和退火工艺参数、平整工艺参数，成功生产出较高表面质量及延伸率水平的TRIP590钢。通过调整合金成分，提高了产品表面质量，同时具有良好的力学性能，可带来可观的经济效益。

附图说明

图1为常规高Si合金体系与本发明Si、Al复合添加体系TRIP590钢卷的表面照片(常规高Si合金成分的TRIP590钢卷表面质量，Si含量＞1.0Wt％)。

图2为常规高Si合金体系与本发明Si、Al复合添加体系TRIP590钢卷的表面照片(常规Si、Al复合添加成分的TRIP590钢卷表面质量)。

图3为本发明TRIP590钢的显微组织照片。灰色-铁素体晶粒；黑色-贝氏体组织；白色-残余奥氏体组织。

具体实施方式

A.按照发明内容中所述的目标合金成分进行冶炼。

铁水预处理：目标S含量≤0.005Wt％。

转炉冶炼：

1、装入量按236±1吨控制，废钢采用普通坯头。

2、终点目标成分：C％：0.06-0.10％，S％≤0.015％，P％≤0.012％。

3、终点目标温度：第一炉，1665-1685℃；连浇，1655-1675℃控制。

出钢控制：

1、采用Al-Fe脱氧，参考加入量为4kg/t。

2、采用中碳Mn-Fe配Mn。

3、出钢下渣量≤80mm。

4、出钢时间≥4分钟。

5、出钢过程每炉加入300kg预熔渣和800kg小粒白灰及200kg萤石。出钢前期就开始加入渣料，随钢流加入，出钢1/5前加入所有渣料。出完钢后在渣面加缓释脱氧剂300kg。

炉外精炼控制：

1、到站预吹氩3分钟后测温、取样。

2、渣量参考加入量合成渣+白灰2000-2500kg，铝矾土500kg，要尽早加入。加铝粒进行渣脱氧，参考加入量200-300kg，精炼过程根据渣样进行调整，争取在一次供电15分钟内形成白渣，保证终渣TFe＜1.0％。

3、采用低碳Mn-Fe调Mn，低碳Si-Fe调Si，Al-Fe调Al。

真空脱气控制：

1、RH抽真空循环3分钟后，测温、定氧、取样。RH按脱气处理模式组织生产。

2、采用Al粒调Al。最后一批料调完后的循环时间不少于4分钟。

4、RH处理结束后测温、取样。采用针式样分析钢水氮含量。破真空后向浸渍管插入位置加入200kg白灰面。

5、RH结束目标温度：第一炉1565-1575℃，连浇1555-1565℃。

6、RH精炼周期按30～40分钟控制。

B.热轧铸坯加热温度；1270℃；热轧终轧温度：910℃；热轧卷取温度690℃。

C.冷轧酸洗--酸洗速度控制在150-170m/min；漂洗水温60～80℃。

D.冷轧压下率按照60％控制。

E.连续退火工艺参数控制：

预热

加热

均热

缓冷

快冷

过时效

带钢运行速度

250℃

820℃

670℃

410℃

70-90m/min

F.平整延伸率控制为0.8％。

按照上述工艺处理后的Si-Al复合TRIP590钢性能结果如下：

ReL N/mm²	Rp 0.2N/mm²	Rm N/mm²	A50 ％	A80 ％	n_10-20
						405	411	616	37	32	0.26

Claims

1.一种硅铝复合添加590MPa级相变诱发塑性钢，其特征在于，化学成分重量百分比为：C：0.14％-0.17％，Si：0.4％-0.6％，Mn：1.4％-1.8％，P≤0.01％，S≤0.01％，Alt：0.6％-0.9％，N≤0.005％；余量为Fe。

2.一种权利要求1所述塑性钢的生产方法，其特征在于，在工艺中控制如下技术参数：

热轧工艺参数为：连铸坯加热温度，1220～1280℃；终轧温度，860～920℃；卷取温度，640～700℃。

冷轧压下率：控制在50％-70％；

连续退火工艺控制如下：

A.带钢由室温进入介质为H₂和N₂组成的非氧化性气氛中经15～19s加热至250℃；加热速度为：12℃/s～17℃/s；H₂和N₂的体积比为3％H₂、97％N₂；

B.在H₂和N₂组成的非氧化性气氛中经250-300s进一步加热到810℃～830℃，加热速度约为2℃/s～3℃/s；H₂和N₂的体积比为5％H₂、95％N₂；

C.在810℃～830℃的H₂和N₂非氧化性气氛中保温90s～120s，实现部分奥氏体化，铁素体中的C、Mn元素向奥氏体中转移并在奥氏体中均化；钢中的显微组织为15％～25％的铁素体，75％～85％的奥氏体；H2和N2的体积比为10％H₂、90％N₂

D.在H₂和N₂组成的非氧化性气氛中经25～40秒冷却至660℃～700℃；冷却速度为3～5℃/s，该过程使得奥氏体部分转移为铁素体，C、Mn元素进一步向奥氏体中聚集，冷却结束时，钢种奥氏体的含量为30％～40％；H₂和N₂的体积比为5％H₂、95％N₂；

E.在H₂和N₂组成的非氧化性气氛中经5～7秒冷却至400℃～420℃；冷却速度大于35℃/s；H₂和N₂的体积比为20％H₂、80％N₂；

F.在H₂和N₂组成的非氧化性气氛中在400℃～420℃保温经350～380℃；H₂和N₂的体积比为5％H₂、95％N₂；

平整延伸率控制在0.8％±0.2％。