CN102912244A

CN102912244A - 一种抗拉强度780MPa级热轧双相钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN102912244A
Application number: CN2012104112026A
Authority: CN
Inventors: 董毅; 时晓光; 刘仁东; 韩斌; 史乃安; 于宁; 王进臣; 高磊; 徐鑫; 李桂艳
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明提供一种抗拉强度780MPa级热轧双相钢板及其制造方法，成分为：C 0.07%~0.12%、Si 0.2%~0.7%、Mn 1.0%~1.8%、Als 0.02%~0.08%、Cr 0.5%~1.2%、Nb 0.02%~0.05%、Ti 0.01%~0.03%、P<0.02%、S<0.005%，余为Fe。方法特点：将80~230mm厚的连铸板坯加热到1220±20℃，保温2~4小时；采用两阶段控制轧制，再结晶区轧制开轧温度＞1050℃，未再结晶区终轧温度840~920℃，成品厚度2.5~6mm；终轧层流冷却，冷速20~40℃/s，卷取温度500~600℃。本发明与传统中温卷取型含Mo热轧双相钢相比成本大大降低，采用较高的终轧温度和连续冷却工艺，既降低了轧机的负荷，又简化了生产工序。

Description

一种抗拉强度780MPa级热轧双相钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于钢铁生产技术领域，特别涉及一种抗拉强度达到780MPa级主要适用于汽车领域的热轧双相钢板及其制造方法。

背景技术

由软相铁素体和硬相马氏体组成的双相钢以其优越的力学性能和成形性能，广泛应用于汽车工业。而近年来，随着汽车工业的迅速发展，汽车结构轻量化显得日益重要。在国际钢铁协会制定的超轻钢车体计划（ULSAB）中，超轻汽车用钢材可以使汽车车身强度提高到现有强度的132%，车重减轻35%，而且不再需要增加补强部件，可以大幅减少制造成本，节能减排效果显著。而在超轻钢车体中，双相钢将占车体总质量的74.3%，其中高强度双相钢占绝大部分。

目前各钢厂和研究机构已开发出多个级别的热轧双相钢板，但其仍然存在一定缺陷，主要可分为两个方面：一是成分中含有较高的Si元素或贵重合金元素(如Mo)，使钢材分别出现表面质量较差、成本较高等问题，很难打入市场；另一大缺陷为终轧后冷却路径复杂，导致钢板的性能波动较大，且对于Si-Mn系热轧双相钢而言，还存在卷取温度较低，对卷取设备的要求较高等问题。这些都对热轧双相钢板的大规模生产应用产生较大影响。

公开号为CN101717886A的专利中提出了一种抗拉强度为650MPa级的热轧双相钢板及其制造方法，虽然其成本较低，轧后冷却工艺也相对简单，但其成分中Si含量较高，这将导致钢板出现表面质量问题，同时其卷取温度较低（低于300℃），这又要求卷取设备具有较强的卷取能力，而传统热连轧机组的卷取能力达不到要求。公开号为CN1807670A、CN1807669A和CN101880825A的专利中也出现类似问题。公开号为CN1793400A的专利中提到的热轧双相钢板虽然强度较高，但其在终轧后采用分段冷却工艺，这将导致冷却工艺的复杂难以控制，从而影响到钢板最终组织和性能的均匀性。而公开号为CN1970813A的专利中提到的热轧双相钢的生产方法除了在轧后采用分段冷却工艺外，其成分中的Si含量也较高。

鉴于上述问题，开发经济型、易生产、表面质量好的热轧双相钢板成为当前趋势。

发明内容

针对汽车用钢领域的发展需求以及现有热轧双相钢板生产所存在的问题，本发明提供一种经济型、易生产、综合性能良好的抗拉强度达到780MPa级的热轧双相钢板及其制造方法。

本发明以传统C-Si-Mn系热轧双相钢成分为基础，在降低Si含量的同时，添加一定量的Cr、Nb和少量Ti元素，通过两阶段控轧，并在轧后采用简单冷却路径和中温卷取，获得抗拉强度达到780MPa级以上，显微组织为铁素体与马氏体的双相钢板。本发明抗拉强度780MPa级热轧双相钢板的化学成分按质量百分数为：C 0.07%~0.12%、Si 0.2%~0.7%、Mn 1.0%~1.8%、Als 0.02%~0.08%、Cr 0.5%~1.2%、Nb 0.02%~0.05%、Ti 0.01%~0.03%，并限制P<0.02%、S<0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明钢板最终组织中铁素体体积分数为75%~85%，马氏体体积分数为15%~25%。钢板的抗拉强度大于780MPa，屈强比低于0.7，延伸率高于15%，n值大于等于0.16。

本发明钢板成分的主要作用为：

C:碳是钢中最主要的固溶强化元素，是钢材强度的保证，同时也是双相钢中马氏体形成的必要元素。考虑到焊接性、成形性等，碳含量不能过高，而碳含量太低则不易得到铁素体和马氏体双相组织，本发明中碳的范围为0.07%~0.12%。

Si：硅是铁素体形成元素，可以促进奥氏体向铁素体转变时碳向奥氏体的偏聚，对铁素体中的固溶碳有“清除”和“净化”作用，促进先共析铁素体的形成，提高残余奥氏体的稳定性。然而，钢中过高的硅会给热轧表面质量和涂镀带来麻烦。本发明中硅的含量为0.2%~0.7%。

Mn：锰是典型的奥氏体稳定化元素，显著提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可显著推迟珠光体转变以及贝氏体转变。但锰含量过高，在推迟珠光体转变的同时，也推迟铁素体的析出，反之组织中易出现珠光体。因此，选定锰含量为1.0%~1.80%。

Al：铝对临界区加热时奥氏体形态的影响与Si相似，即铝也促使马氏体呈纤维状形态，铝还可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。铝的范围为0.02%~0.08%。

P：磷能使马氏体岛的形态发生显著变化，使马氏体岛尺寸变细小，且均匀分布。磷的另一影响是提高α相的形成温度，扩大形成α相的温度范围。但磷含量过多，会使钢板的加工性恶化，因此将其上限定为0.02%.

S：硫通过形成MnS等硫化物夹杂，成为裂纹的起点而使加工性能恶化，因此含量越少越好，将其上限定为0.005%。

Cr:铬是中强碳化物形成元素，显著提高钢的淬透性，强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变。铬可以促进碳向奥氏体扩散，增加过冷奥氏体的稳定性，并可降低铁素体的屈服强度，更有利于获得低屈服强度的双相钢。铬的范围为0.5%~1.2%。

Nb：固溶状态的铌能够抑制热变形过程中静态和动态再结晶，提高再结晶终止温度，增大了连轧过程中后部分机架的应变累积，促进奥氏体向铁素体的转变，并铁素体晶粒得到细化。铌与碳和氮结合形成小的碳氮化物也可延迟再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，并有明显细晶强化效果。但铌含量过高会对铁素体相变产生不利影响，因此本发明中铌含量的范围在0.02%~0.05%之间。

Ti：钛具有析出强化、细晶强化和抑制奥氏体再结晶等作用，此外，在钢中加入一定量的钛能够改善钢的焊接性能。本发明中钛含量的范围在0.01%~0.03%之间。

本发明采用以上化学成分，通过中薄板坯连铸连轧生产抗拉强度大于780MPa热轧双相钢板，其具体的制造方法包括以下步骤：

（1）加热工艺：将80~230mm厚的连铸板坯在步进式加热炉中加热到1220±20℃，并保温2~4小时。较高的加热温度和合适的保温时间使板坯中合金元素完全固溶、板坯成分均匀，并起到控制原始奥氏体晶粒尺寸及节约能源等作用。

（2）轧制工艺：采用两阶段控制轧制，再结晶区轧制开轧温度大于1050℃，中间坯厚度为35~60mm，未再结晶区终轧温度为840~920℃，成品厚度为2.5~6mm。较高的再结晶区轧制温度和较大的压下量使原始奥氏体晶粒得到细化；未再结晶区阶段温度不宜过高，较低的温度和较大的变形有利于奥氏体向铁素体转变。

（3）冷却工艺：终轧后采用连续层流冷却，冷却速率为20~40℃/s。连续的层流冷却工艺使铁素体晶粒大量快速的析出，在抑制铁素体晶粒长大的同时，还使铁素体的含量得到了保证，同时简化了冷却工艺。冷却过程中冷却速率过慢，组织中易出现珠光体，反之钢板组织中铁素体的含量达不到要求。

（4）卷取温度：卷取温度为500~600℃。卷取温度过高组织中易出现珠光体，过低组织中会出现贝氏体组织。

本发明780MPa级热轧双相钢板成分中只加入一定量的Cr元素，与传统中温卷取型含Mo热轧双相钢相比成本大大降低；Nb的加入提高了再结晶终止温度，使终轧温度可以在较高的温度下进行，从而降低了轧机的负荷；轧后采用连续冷却工艺，简化了生产工序，易于在连轧线上实施。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的说明。

发明实施例将厚度为80~230mm的连铸坯加热到1220±20℃，保温2~4小时后在中薄板坯连铸连轧生产线上进行两阶段控轧，再结晶区轧制温度大于1050℃，中间坯厚度为35~60mm，未再结晶区终轧温度为840~920℃。终轧后采用连续冷却，冷却速率为20~40℃/s，卷取温度为500~600℃，成品厚度为2.5~6mm。本发明的5个实施例的具体成分、温度制度及钢板的组织及性能见表1~表3。

表1 本发明实施例钢的化学成分（wt，%）

表2 本发明实施例制造方法的温度制度

表3 本发明实施例钢的组织及力学性能参数

Claims

1.一种抗拉强度780MPa级热轧双相钢板，其特征在于钢板的化学成分按质量百分数为：C 0.07%~0.12%、Si 0.2%~0.7%、Mn 1.0%~1.8%、Als 0.02%~0.08%、Cr 0.5%~1.2%、Nb 0.02%~0.05%、Ti 0.01%~0.03%、P<0.02%、S<0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的抗拉强度780MPa级热轧双相钢板，其特征在于所属钢板最终组织中铁素体体积分数为75%~85%，马氏体体积分数为15%~25%；屈强比低于0.7，延伸率高于15%，n值大于等于0.16。

3.一种权利要求1所述抗拉强度780MPa级热轧双相钢板的制造方法，其特征在于：将80~230mm厚的连铸板坯加热到1220±20℃，保温2~4小时；采用两阶段控制轧制，再结晶区轧制开轧温度大于1050℃，中间坯厚度为35~60mm，未再结晶区终轧温度为840~920℃，成品厚度为2.5~6mm；终轧后采用连续层流冷却，冷却速率为20~40℃/s；卷取温度为500~600℃。