CN102650017A

CN102650017A - 一种热轧钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN102650017A
Application number: CN2012101678997A
Authority: CN
Inventors: 张建苏; 洪继要
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2012-08-29

Abstract

本发明涉及一种热轧钢板，其按重量百分比计的成分是：C：0.06-0.16％、Si：1.0-1.7％、Mn：0.8-1.8％、P≤0.035％、S≤0.010％、Al：0.025-0.060％、N≤0.0060％、Nb：0-0.03％、Ti≤0.03％，其余是Fe和不可避免的杂质。所述热轧钢板的制造方法包括：经冶炼浇铸的钢坯经1100-1150℃加热后，在奥氏体区进行轧制，轧制变形量大于80％，终轧温度830-900℃；终轧后的钢板以50℃/s以上的冷却速度冷到600-750℃，随后以1-5℃/s的冷却速度在空气中冷却10-15秒钟，随后再次以100℃/s以上的冷却速度冷却至室温卷取。得到的590MPa级热轧钢板，屈强比为0.5-0.7且具有良好塑性和抗拉强度。

Description

一种热轧钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及热轧钢板及其制造方法，特别是涉及一种具有良好塑性、低屈强比、抗拉强度为590MPa级的热轧钢板及其制造方法。

背景技术

由于能源政策和环境保护法规的要求，汽车向低油耗、低排放的方向发展。降低汽车用钢的厚度减轻汽车重量是节能及降低排放最有效的措施。汽车用钢的减薄必须保证汽车的刚度和安全性能，因此要求汽车用钢向高强度发展。

汽车钢板可采用不同强化方法提高强度，如固溶强化、析出强化、细晶强化、位错强化、相变强化等强化手段。但强度和成形性通常是相矛盾的，强度提高往往会导致塑性降低，因此汽车用钢的开发要解决高强度与成形性之间的矛盾。传统高强度低合金(HSLA)钢，其屈强比高、延伸率低，难以满足汽车制造过程对成形性的要求。为此，钢铁企业一直在努力研制新型的先进高强度钢(Advanced High Strength Steel，AHSS)，以解决高强度与成形性这对矛盾

对TRIP钢的研究开始于1980年代，这一钢种的研究和应用被称之为将钢的物理冶金学特性应用到了极致。作为先进高强钢(AHSS)中的一个钢种，TRIP的组织特点为铁素体+残余奥氏体+贝氏体，它在具有很高的强度的同时还能有非常优良的延伸率，能满足对拉伸变形性能要求很高的复杂形状的汽车零部件的要求。

TRIP(Transformation Induced Plasticity)钢又称相变诱导塑性钢，其组织是一种多相组织，即铁素体+贝氏体+残余奥氏体。在变形过程中，随着变形诱发钢中弥散分布的残余奥氏体转变成马氏体而产生的逐渐硬化，变形不再集中于局部，而是扩散至整个受力区，大大延迟了缩颈的发生，从而提高了钢的塑性(见图1)。TRIP钢实现了强度和塑性较好的统一，是解决强度和塑性矛盾较好的方法。

为获得热轧TRIP钢所需要的微观组织，要求钢板在完成热轧后，经历一次特别的冷却过程——分段冷却。即在钢板完成终轧后经过短暂的快速冷却(约1-2秒)后，使钢板冷却至600-700℃，进入铁素体区。此时，停止喷水，让钢板在空气中缓慢冷却，使部分奥氏体有充足的时间转变成铁素体，数秒钟后，再次将钢板快速冷却至约400℃的贝氏体区卷取，使未转变成铁素体的奥氏体大部分转变成贝氏体，另有大约5％的奥氏体，因为有大量的C富集，使转变温度下降到室温以下，以残余奥氏体的形式存在于钢板的微观组织中。

US 6190469B1公开了一种高强度和高成形性热轧诱导相变塑性含铜钢的制造方法，所述的热轧钢板强度为60kgf/mm²以上，延伸率为30％以上，组织为40-70％F+15-45％B+5-20％Ar。

US7413617B2公开了一种TRIP型复合结构钢板，该钢板经过冷轧+退火，抗拉强度为590MPa以上，屈服强度为480MPa以上，延伸率30％以上。组织为F+B+M+Ar(余量)。

WO 2007/048497A1公开了一种生产具有多相结构的热轧钢带的方法，所述的热轧钢板采用简单的C-Si-Mn成分，通过分段冷却工艺获得，组织为20-50％B+5-20％Ar+F(余量)。

由于贝氏体的存在，以上三种钢的屈服强度均在400MPa以上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好塑性、低屈强比、抗拉强度为590MPa级的热轧钢板。

为实现上述目的，本发明的具有良好塑性、低屈强比、抗拉强度为590MPa级的热轧钢板，其成分是(重量％)：C：0.06-0.16％、Si：1.0-1.7％、Mn：0.8-1.8％、P≤0.035％、S≤0.010％、Al：0.025-0.060％、N≤0.0060％、Nb：0-0.03％、Ti≤0.03％，其余是Fe和不可避免的杂质。

本发明的另一目的是提供上述具有良好塑性、低屈强比、抗拉强度为590MPa级的热轧钢板的制造方法，该方法包括：

经冶炼浇铸的钢坯经1100-1150℃加热后，在奥氏体区进行轧制，轧制变形量大于80％，终轧温度830-900℃；

终轧后的钢板以50℃/s以上的冷却速度冷到600-750℃，随后以1-5℃/s的冷却速度在空气中冷却10-15秒钟，随后再次以100℃/s以上的冷却速度冷却至室温卷取。

本发明的高强度、高延伸率、低屈服强度热轧钢板，采用了比较简单的成分设计，不使用较为昂贵的Mo、Cr等元素，合金成本较低；在生产过程中，采用了相对简单的分段冷却工艺，因此易于生产。按照上述成分设计和工艺设计所生产的本发明钢板，具有高的强度、良好延伸率及较低屈服强度，使得本发明钢板的冷加工性能优异，在制造形状复杂的汽车底盘部件时，具有独到的优势。

附图说明

图1是TRIP效应原理示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明中，除非另有指明，含量均指重量百分比含量。

为了实现本发明的提供具有良好塑性、低屈强比、抗拉强度为590MPa级的热轧钢板的目的，各元素成分控制如下：

C：在本发明中碳用于形成足够的碳化物强化相，以保证钢的强度级别，C含量太低则强度达不到要求，C含量太高则对焊接性能和成形性能不利，因此，本发明中控制C：0.06-0.16％，优选为0.07-0.15％。

Si：Si在本发明钢中主要起固溶强化作用，提高钢的强度；对奥氏体向铁素体的转变起加速的作用，使奥氏体向铁素体的转变速度加快；阻止碳化物的析出，避免珠光体相的出现，但是，太高的Si含量容易使钢板表面产生红铁皮等表面缺陷。因此，本发明中控制Si：1.0-1.7％，优选为1.1-1.7％。

Mn：是固溶强化元素，本发明中锰含量低于2.0％，则钢板的强度不足，锰含量太高则会使钢的塑性下降，因此本发明中控制Mn：0.8-1.8％，优选为1.1-1.8％。

P、S：在本发明中磷和硫是钢中的杂质元素，含量应越低越好。综合考虑性能和成本，控制P≤0.035％、S≤0.010％，优选为P≤0.03％。

Al：在本发明中铝是钢中的脱氧元素，用于减少钢中的氧化物夹杂、纯净钢质，有利于提高钢板的成形性能。本发明控制钢中的Al：0.025-0.060％，优选为0.030-0.055％。

Nb、Ti：本发明中铌和钛是有效细化晶粒、提高强度和韧性的元素，并以碳化物和碳氮化物的形式存在于钢中，加入量分别低于0.01％则强化效果小。因此，本发明选择性添加Nb≤0.03％和/或Ti≤0.03％，优选为Nb：0.01-0.03％，Ti：0.01-0.03％。

本发明的上述具有良好塑性、低屈强比、抗拉强度为590MPa级的热轧钢板通过包含以下步骤的方法制造：

经冶炼浇铸后的钢坯经1100-1150℃加热后，在奥氏体区进行轧制，轧制变形量大于80％，终轧温度830-900℃，终轧后的钢板以50-100℃/s以上的冷却速度冷到600-750℃，随后以10-15℃/s的冷却速度在空气中冷却10-15秒钟，随后再次以100-200℃/s的冷却速度冷却至室温卷取。

钢坯的加热温度低于1100℃，则微合金元素溶解不充分，未能充分利用微合金元素的作用，强度降低。若钢坯的加热高于1150℃，则晶粒容易粗化，对提高钢板韧性不利。

板坯在奥氏体再晶界区进行粗轧，通过轧制变形后的再结晶细化奥氏体晶粒。钢板的变形量在80％以上，终轧温度控制在奥氏体未再结晶区830-900℃。通过奥氏体低温区的轧制变形，使奥氏体晶粒内形成变形带并因应变诱发微合金元素的碳氮化物沉淀，细化奥氏体的相变产物，提高钢板的韧性。

终轧后钢板以50-100℃/s冷却速度冷却到600-750℃(也是空冷开始温度)，在空气中以10-15℃/s的冷却速度冷却10-15秒，随后钢板以100-200℃/s的冷却速度冷却到室温卷取。

热轧高延伸率钢板是一种广泛用于汽车底盘件的材料，通过分析发现，以前的高延伸率材料均不太注意材料屈强比的高低，但是，在实际运用时发现，传统的热轧TRIP钢由于其组织内有大量的贝氏体，使得其屈服强度较高，屈强比一般均在0.8以上，不利于满足汽车底盘一些形状复杂零部件的成形性能要求。

本发明提供一种不用热处理的、用一般热轧生产线直接生产的590MPa级热轧多相钢板。这种热轧钢板热轧后冷却工艺采用分段冷却工艺，获得的微观组织为5-15％残余奥氏体+5-15％马氏体+铁素体(余量)，它既有双相钢屈强比低(0.50-0.7)的特点，又有TRIP钢延伸率高的特点，从而具有良好的冷加工性，且生产成本低，能够满足汽车底盘形状复杂零部件的成形性能要求。该热轧产品经酸洗后，表面质量会有大幅度的改善。

作为汽车底盘用材料，钢板必须有足够的强度，但一般钢铁材料的强度提高后通常会带来成形性能的下降。如果钢板在具有足够强度的同时不但能够保持良好的塑性，还能够保持较低的屈服强度，在复杂形状零部件的成形加工时钢板就可以不仅有充足的流动性，还可以有较低的变形抗力，从而能够避免加工过程中开裂现象的产生，减轻成形的困难。

本发明的高强度、高延伸率和低屈服强度热轧钢板，采用了比较简单的成分设计，不使用较为昂贵的Mo、Cr等元素，合金成本较低；在生产过程中，采用了相对简单的分段冷却工艺，易于生产。

按照上述成分设计和工艺设计所生产的本发明钢板，具有高的强度、良好延伸率及较低屈服强度，使得本发明钢板的冷加工性能优异，在制造形状复杂的汽车底盘部件时，具有独到的优势。

实施例

表1是试验钢的化学成分，A-J钢是本发明实施例的成分，K钢是比较例钢。

表1试验钢的化学成分，wt％

表2是试验钢的主要工艺参数以及所得到的厚度为3mm的钢板的力学性能，力学性能的测试按GB6397-86标准进行。

表2试验钢的工艺及力学性能

*实施例和比较例拉伸试样标距均为50mm。

表3本发明钢与前述现有专利钢的成分(wt％)及工艺对照

F：铁素体；M：马氏体；B：贝氏体；A_re：残余奥氏体。

本发明的热轧钢板的微观组织为5-15％残余奥氏体+5-15％马氏体+铁素体(余量)，它既有双相钢屈强比低(0.50-0.7)的特点，又有TRIP钢延伸率高的特点，从而具有良好的冷加工性，且生产成本低。

综上所述，本发明采用了比较简单的成分设计，不使用较为昂贵的Mo、Cr等元素，采用了相对简单的分段冷却工艺生产出高强度、高延伸率和低屈服强度热轧钢板，不仅合金成本较低且易于生产。按照本发明成分和工艺所生产的热轧钢板，具有高的强度、良好延伸率及较低屈服强度，冷加工性能优异，在制造形状复杂的汽车底盘部件时，具有独到的优势。本发明无需调质处理，热轧后无须复杂的冷却工艺即可使钢板的抗拉强度达到590MPa以上。本发明方法对热轧TRIP钢进行了改性，避免贝氏体的形成，而代之以马氏体，由此生产的钢板具有特别优良的成型性能，主要用于汽车底盘复杂形状零部件成形加工。

Claims

1.一种热轧钢板，其按重量百分比计的成分是：C：0.06-0.16％、Si：1.0-1.7％、Mn：0.8-1.8％、P≤0.035％、S≤0.010％、Al：0.025-0.060％、N≤0.0060％、Nb：0-0.03％、Ti≤0.03％，其余是Fe和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的热轧钢板，其特征在于，所述热轧钢板的微观组织为5-15％的残余奥氏体、5-15％的马氏体以及余量为铁素体。

3.如权利要求1或2所述的热轧钢板，其特征在于，C：0.07-0.15％。

4.如权利要求1-3任一所述的热轧钢板，其特征在于，Si：1.1-1.7％。

5.如权利要求1-4任一所述的热轧钢板，其特征在于，Mn：1.1-1.8％。

6.如权利要求1-5任一所述的热轧钢板，其特征在于，P≤0.030％。

7.如权利要求1-6任一所述的热轧钢板，其特征在于，Al：0.030-0.055％。

8.如权利要求1-7任一所述的热轧钢板，其特征在于，N≤0.0055％。

9.如权利要求8所述的热轧钢板，其特征在于，N：0.001-0.0045％。

10.如权利要求1-9任一所述的热轧钢板，其特征在于，Nb：0.01-0.03％.

11.如权利要求1-10任一所述的热轧钢板，其特征在于，Ti：0.01-0.03％。

12.如权利要求1-11任一所述的热轧钢板，其特征在于，所述热轧钢板为590MPa级，屈强比为0.5-0.7。

13.如权利要求1-12任一所述的热轧钢板的制造方法，包括如下步骤：

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，终轧后的钢板以50-100℃/s冷却速度冷到600-750℃。

15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，以100-200℃/s的冷却速度冷却至室温卷取。