CN102400038A - 一种热轧双相钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种热轧双相钢及其生产工艺，属于轧钢技术领域，可用于制造高强度汽车车轮等结构件，钢的化学成分重量百分比为：C：0.06～0.10%、Si：0.10-0.50%、Mn：1.00～1.60%、P：≤0.02、S：≤0.02、Nb：0.02～0.05，其余为Fe及不可避免杂质；具有多边形铁素体与贝氏体双相组织；生产工艺为：对钢锭进行热轧处理后，再按分段冷却工艺进行处理，最后对钢材进行卷取。本发明得到的热轧双相钢，屈服强度范围为440～500MPa，抗拉强度650MPa～750MPa，延伸率18～25%，屈强比小于0.7，具有优良的综合力学性能。

Description

一种热轧双相钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种热轧双相钢及其生产方法，特别是涉及一种低Si含Nb的热轧双相钢及其生产方法，属于轧钢技术领域。

背景技术

双相钢包括铁素体马氏体双相钢和铁素体贝氏体双相钢，其中，铁素体贝氏体双相组织由于具有较低的屈强比，较高的加工硬化指数等优点，在形状复杂的汽车行走部件方面有广泛的应用前景。

目前，热轧态铁素体贝氏体双相钢的生产工艺主要有两种技术路线：（1）基于过冷奥氏体变形制备的细晶粒铁素体贝氏体双相钢（中国专利-CN101033522A，发明名称：一种铁素体贝氏体双相钢），由于其对冷却工艺要求较高，工业生产受到限制；（2）分段冷却得到多边形铁素体和贝氏体双相组织（中国专利-CN 101643880A，发明名称：高强度热轧铁素体贝氏体双相钢及其制造方法），由于工艺较易控制得到广泛应用。上述两种技术路线中提到的分段冷却主要包括两种方法：终轧后先空冷再水冷；终轧后依次水冷、空冷、水冷。根据钢的成分不同，每种冷却方法采用的控制参数也不同，具体包括空冷开始温度、空冷时间、空冷结束温度、水冷冷速、水冷开始温度和水冷结束温度等。

目前，现有专利中铁素体贝氏体双相钢的成分有以下特点：（1）添加较多的Si元素和Al元素（中国专利-CN101643880A，发明名称：高强度热轧铁素体贝氏体双相钢及其制造方法），Si含量较高时热轧板表面质量控制难度加大，Al含量高时增加了钢的冶炼难度（2）添加Cr、Mo等合金元素（中国专利-CN101603153A，发明名称：一种热轧铁素体贝氏体双相钢及其生产方法），Cr、Mo合金元素的添加无疑增加了钢的成本；（3）添加微合金元素Nb、Ti、V等，Nb、Ti、V等合金元素的添加量较多时会提高钢的屈强比值，损害钢的冲压性能。

综上可以看出，现有的双相钢及生产方法存在各种缺陷，因此，开发制备工艺简单，成本低廉，表面质量和机械性能良好的铁素体贝氏体双相钢已成为业界关注的重点。

发明内容

本发明的目的在于适应汽车工业的发展需求，提供一种低成本、工艺简单、抗拉强度范围在650MPa～750MPa级的热轧双相钢及其生产方法。

本发明的技术解决方案：

一种热轧双相钢，钢的化学成分按重量百分比为：C：0.06～0.10%、Si：0.10-0.50%、Mn：1.00～1.60%、P：≤0.02、S：≤0.02、Nb：0.02～0.05，其余为Fe及不可避免杂质；

所述热轧双相钢具有多边形铁素体与贝氏体双相组织。

所述的一种热轧双相钢的生产方法，工艺包括: 钢板均热→控制轧制→控制冷却→卷取,其特征在于，控制轧钢工艺参数如下:

⑴将所述的热轧双相钢钢锭放入温度范围为1180～1250℃的炉子中随炉升温，保温0.5～3h后开始轧制；

⑵采用两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区轧制温度范围为940～1100℃，控制奥氏体再结晶区变形量在50%～70%；奥氏体非再结晶区轧制温度范围为800～940℃，奥氏体非再结晶区变形量30%～50%；终轧温度为800～850℃；

⑶热轧后采用分段冷却工艺，第一阶段：终轧后在空气中待温5～10s，随后以40℃/s～70℃/s的冷速冷却至680～700℃；第二阶段：在空气中待温10～15s，最后以40℃/s～70℃/s的冷速冷至500～550℃；

⑷所述的卷取工艺为将热轧板层流冷却至500～550℃后卷取，送至板卷库。

本发明成分设计特点是低Si含Nb，其作用和强化机理如下：

硅：Si是铁素体/贝氏体双相钢中常用的固溶强化元素，能够强化铁素体基体，缩小铁素体/贝氏体两相硬度差，从而提高钢的拉伸翻边性能；另外，Si是非碳化物形成元素，能够抑制渗碳体形成，阻碍珠光体相变，从而扩大铁素体相变温度区间，扩大轧制和冷却温度窗口，有利于生产工艺的实现。目前，现有双相钢成分中Si的含量按重量百分比通常在0.50%以上，但Si含量高会造成钢的表面质量控制难度加大，同时，钢板的镀性能差。所述热轧双相钢的Si含量按重量百分比在0.10～0.50%范围内，保证了钢板表面质量和镀性能。

铌：Nb是碳氮化物形成元素，主要作用为：轧制和冷却过程中细小碳氮化铌析出，显著提高钢的强度。已有双相钢中除添加Nb元素以外，通常还添加了具有同样作用的Ti、V等元素，此类元素添加量多时，虽然能够提高钢的强度，但损害了钢的成形性能。所述热轧双相钢只添加按重量百分比在0.02～0.05%的Nb元素，在提高强度同时也保证了钢的成形性。

本发明一种热轧双相钢及其生产方法将所述热轧双相钢板通过热轧及分段控制冷却工艺，得到具有多边形铁素体与贝氏体双相组织的钢板。产品屈服强度440～500MPa，抗拉强度650MPa～750MPa，延伸率18～25%，屈强比小于0.7，具有优良的综合力学性能。

本发明的优点：

（1）    由于在简单的C-Mn系钢中只添加了合金元素Nb，成本低廉；

（2）    所述钢成分中Si含量按重量百分比低于0.5%，保证了钢板表面质量和镀性能；

（3）    钢板抗拉强度高，屈强比低，冲压性能好；

（4）       钢板强度和韧性匹配好，初始加工硬化速率高。

附图说明

附图1是一种热轧双相钢的均热、轧制和冷却工艺示意图；图中T₁：终轧后空气中待温温度；t₁：终轧后空气中待温时间；C₁：终轧后第一段水冷冷速；T₂：第一段水冷后空气中待温温度；t₂:第一段水冷后空气中待温时间；C₂：第二段水冷冷速；T₃：终冷温度；Ciol：卷取工艺；F：铁素体；P：珠光体；B：贝氏体；Ms：马氏体相变开始点。

附图2是一种热轧双相钢显微组织示意图。

具体实施方式：

    以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1：钢锭经50kg真空感应炉冶炼，其化学成分如表1所示。轧制在实验室550mm可逆轧机上进行。轧制工艺为：将钢锭加热至1200℃左右，保温1h，奥氏体再结晶区开始轧制温度约为1150℃，奥氏体非再结晶区开始轧制温度为950℃，终轧温度为840℃。 奥氏体再结晶区经过2道轧制，压下率为60%；奥氏体非再结晶区经过4道轧制，压下率为40%；材料厚度由50mm轧到6mm。如图1所示，其冷却工艺为：终轧后空气中待温温度T₁：840℃，终轧后空气中待温时间t₁：5s；水冷冷速C₁：42℃/s；第二次空气中待温温度T₂：700℃，第二次空气中待温时间t₂:10s；水冷冷速C₂：50℃/s；卷取温度T₃： 550℃。所得钢材力学性能如表2所示，其结构如图2所示。

实施例2：钢锭经50kg真空感应炉冶炼，其化学成分如表1所示。轧制在实验室550mm可逆轧机上进行。均热和轧制工艺为：将钢锭加热至1200℃左右，保温1h，奥氏体再结晶区开始轧制温度为1150℃，奥氏体非再结晶区开始轧制温度为940℃，终轧温度为830℃。 奥氏体再结晶区经过2道轧制，压下率为65%；奥氏体非再结晶区经过4道轧制，压下率为35%；材料厚度由50mm轧到6mm。如图1所示，其冷却工艺为：终轧后空气中待温温度T₁：820℃，终轧后空气中待温时间t₁：7s；水冷冷速C₁：45℃/s；第二次空气中待温温度T₂：690℃，第二次空气中待温时间t₂：11s；水冷冷速C₂：58℃/s；卷取温度T₃：530℃。所得钢材力学性能如表2所示。

实施例3：钢锭经50kg真空感应炉冶炼，其化学成分如表1所示。轧制在实验室550mm可逆轧机上进行。轧制工艺为：将钢锭加热至1200℃左右，保温1h，奥氏体再结晶区开始轧制温度为1150℃，奥氏体非再结晶区开始轧制温度为935℃，终轧温度为800℃。奥氏体再结晶区经过2道轧制，压下率为70%；奥氏体非再结晶区经过4道轧制，压下率为30%；材料厚度由50mm轧到6mm。如图1所示，其冷却工艺为：终轧后空气中待温温度T₁：820℃，终轧后空气中待温时间t₁：8s；水冷冷速C₁：43℃/s；第二次空气中待温温度T₂：680℃，第二次空气中待温时间t₂:14s；水冷冷速C₂：60℃/s；卷取温度T₃：500℃。所得钢材力学性能如表2所示。

 

表1  实施例实际化学成分（质量分数，%，余量为Fe）

成分方案	C	Si	Mn	P	S	Nb
							实施例1	0.07	0.20	1.30	≤0.011	≤0.005	0.035
实施例2	0.08	0.35	1.42	≤0.011	≤0.005	0.043
							实施例3	0.09	0.28	1.55	≤0.011	≤0.005	0.045

表2 实施例的力学性能和组织中铁素体、贝氏体体积比例分数

Claims (3)

1.一种热轧双相钢，其特征在于:钢的化学成分按重量百分比为：C：0.06～0.10%、Si：0.10-0.50%、Mn：1.00～1.60%、P≤0.02、S≤0.02、Nb：0.02～0.05，其余为Fe及不可避免杂质。

2.如权利要求1所述的一种热轧双相钢，其特征在于:所述热轧双相钢具有多边形铁素体与贝氏体双相组织。

3.如权利要求1所述的一种热轧双相钢的生产方法，工艺包括: 钢板均热→控制轧制→控制冷却→卷取,其特征在于，控制轧钢工艺参数如下:

⑴将权利要求1所述的热轧双相钢钢锭加热至1180～1250℃，保温0.5～3h后开始轧制；

⑵采用两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区轧制温度范围为940～1100℃，控制奥氏体再结晶区变形量在50%～70%；奥氏体非再结晶区轧制温度范围为800～940℃，控制奥氏体非再结晶区变形量30%～50%；终轧温度为800～850℃；

⑶热轧后采用分段冷却工艺，第一阶段：终轧后在空气中待温5～10s，随后以40℃/s～70℃/s的冷速冷却至680～700℃；第二阶段：在空气中待温10～15s，最后以40℃/s～70℃/s的冷速冷至500～550℃；

⑷所述的卷取工艺为将热轧板层流冷却至500～550℃后卷取，送至板卷库。

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