CN102943205A - 一种抗拉强度580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种抗拉强度580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢及其制备方法。本发明的一种抗拉强度为580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢的化学成分按重量百分比为：C0.06~0.12%，Si0.40~0.80%，Mn1.20~1.60%，Ti0.05~0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe，其屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥580MPa，断后伸长率≥25%，屈强比≤0.75，扩孔率≥80%。本发明是采用低碳成分设计，通过添加一定量的微合金元素钛和控轧控冷工艺，生产抗拉强度大于580MPa，断后伸长率不低于25%，屈强比≤0.75，扩孔率≥80%，具有良好强度及成形性能的热轧钢带，其金相组织为细小的铁素体/贝氏体组织，具有较好力学性能、成形性能及焊接性能。

Description

一种抗拉强度580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢及其制备方法

技术领域

    本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种抗拉强度580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢及其制备方法。

背景技术

    随着汽车行业的发展，为了实现汽车轻量化、降低油耗和改善整车安全性等目标，近年来新钢种的研发主要集中在开发具有良好综合性能的先进高强度钢，如铁素体/马氏体双相钢、铁素体/贝氏体双相钢、相变诱导塑性钢、孪晶诱导塑性钢等。对于双相钢来说，由于其具有优异的综合性能，如低的屈强比、高的形变硬化率，保证冷成形后具有较高的强度，不出现明显的屈服点，具有高均匀应变量和断裂应变量等优点，在汽车工业和其它方面具有广泛的应用，因此，研制开发性能优良的双相钢产品具有广阔的市场前景。

20世纪80年代初，Sudo等率先研究了铁素体/马氏体双相钢，为了改善热轧高强度钢板的延伸凸缘性能，提出了低温卷取工艺的C-Mn-Nb钢、C-Si-Mn-Nb和C-Si-Mn-Cr钢，以贝氏体取代马氏体组织，形成了铁素体/贝氏体组织的工艺方法。90年代初，日本神户钢铁公司开发了KBHF-B系列铁素体/贝氏体双相钢，其成分设计以C-Si-Mn-Nb-Ti为主，其强度达到500～600MPa级别，考虑到成形性和可焊性，将碳含量控制在较低水平，同时，为了保证钢板的力学性能，加入较多的Nb、Ti和Cr等元素，合金成本相对较高。日本NKK公司通过优化C、Ti和Mo等元素的比例，采用低C水平和添加一定量的Mo，其目的是为了避免珠光体的形成，获得NKHA540SF、NKHA590SF和NKHA780SF等系列热轧铁素体/贝氏体双相钢，相应产品具有良好的强度及塑性指标。国内宝钢已经开展了铁素体/贝氏体型的双相钢产品的开发研制工作，一汽与宝钢试制的B490SXR、B540SXR等热轧钢板，用于卡车用车厢横梁和纵梁，其成分设计主要为C-Si-Mn-Nb系。国内学者徐平光、周乐育、李龙等通过优化轧制和冷却工艺，研究了仿晶界型铁素体/贝氏体复相组织，分析了Si、Mn、Nb、Mo等合金元素对组织与性能的影响规律。

综上所述，对于抗拉强度为580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢来说，国外研发相对较早，而国内正处于研制开发阶段，从成分设计来说，都加入了较多的Nb、Cr和Mo等合金元素，生产成本较高，如果能通过成分设计及工艺优化，降低合金元素用量，保证产品性能，必将提升产品的附加值。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明提供一种抗拉强度580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢及其制备方法，目的是通过合理的成分设计，以及通过控轧控冷工艺使带钢的抗拉强度高于580MPa的铁素体/贝氏体双相钢。

本发明的一种抗拉强度为580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢的化学成分按重量百分比为：C 0.06~0.12%，Si 0.40~0.80%，Mn 1.20~1.60%，Ti 0.05~0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe，其屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥580MPa，断后伸长率≥25%，屈强比≤0.75，扩孔率≥80%。

本发明的制备方法按以下步骤进行：

（1）按设定成分冶炼钢水并铸成铸坯，设定成分按重量百分比为C 0.06~0.12%，Si 0.40~0.80%，Mn 1.20~1.60%，Ti 0.05~0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe，铸坯厚度为220~250mm；

（2）将铸坯加热至1220~1250℃，进行5~7道次粗轧，粗轧开轧温度为1120~1170℃，终轧温度为980~1070℃，获得厚度为38~58mm的中间坯；

（3）对中间坯进行5~7道次精轧，精轧开轧温度为950~1020℃，终轧温度为800~850℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为2~6mm；

（4）精轧后以10~30℃/s的速度将带钢冷却至680~720℃，空冷到620-650℃，然后以25~60℃/s的速度冷至400~500℃，进行卷取，获得热轧带钢产品，其屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥580MPa，断后伸长率≥25%，屈强比≤0.75，扩孔率≥80%。

本发明是采用低碳成分设计，通过添加一定量的微合金元素钛和控轧控冷工艺，生产抗拉强度大于580MPa，断后伸长率不低于25%，屈强比≤0.75，扩孔率≥80%，具有良好强度及成形性能的热轧钢带，其金相组织为细小的铁素体/贝氏体组织。

本发明中钢种成分的设置考虑了以下几点：

C对强化钢板是有效的，但同时降低了其成形性及焊接性，因此碳的含量控制在低碳钢范围；Si有利于提高铁素体基体的强度，为了改善钢材的强度，尤其是钢材的延伸凸缘性能，适当提高Si，控制在0.4-0.8%；Mn能够通过固溶强化及相变强化来有效的提高钢材的性能，但同时会降低其点焊能力及电镀能力，考虑到高强钢板的实际使用性能要求，所以锰的含量控制在1.60％以下；为了在低碳钢的基础上，有效提高实验钢的强度，添加了一定量的微合金元素钛，利用微合金元素钛在铁素体及贝氏体的析出强化作用有效提高实验钢的性能。本发明制备抗拉强度580MPa的铁素体/贝氏体热轧双相钢采用的是TMCP（热机械控制过程），依据是：通过高温区的奥氏体再结晶控制轧制，充分细化奥氏体晶粒；精轧终轧温度控制在800~850℃，使轧制过程中产生较大的累积应变；通过三阶段冷却工艺冷却后，在第一阶段慢冷及第二阶段空冷过程中，其目的是使铁素体中的碳向未转变的奥氏体中富集，保证得到适量的先共析铁素体，而后续的快速冷却有助于获得细小均匀的贝氏体，进而获得延伸凸缘性能优异的铁素体/贝氏体双相钢组织。

本发明对抗拉强度580MPa铁素体/贝氏体热轧带钢提供了一种的生产工艺路线，已C-Si-Mn-Ti成分设计为主，未添加附加值较高的Nb、Cr、Mo等合金元素，实现了成分的减量化，产品的组织为铁素体/贝氏体组织，使材料具有较高的力学性能及良好的成形性能。

本发明热轧带钢与同强度级别的热处理高强度钢相比具有如下优点：

（1）本发明热轧带钢由于未添加附加值较高的Nb、Cr、Mo等合金元素，实现了成分的减量化，采用本发明热轧带钢，每吨可降低成本不少于100元，可以产生很大的经济效益。

（2）本发明热轧带钢成分设计上采用低碳成分路线，组织以铁素体/贝氏体为主，产品具有较好力学性能、成形性能及焊接性能。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的热轧带钢产品的金相组织图。

具体实施方式

本发明实施例中采用的轧机为2250mm热连轧机。

实施例1

按设定成分在150吨转炉中冶炼钢水，并连铸成铸坯，其设定成分按重量百分比为C0.06 %，Si 0.40%，Mn  1.20%，Ti0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe，铸坯厚度为220mm。

将铸坯加热至1250℃，进行粗轧，粗轧过程为5道次，粗轧开轧温度为1170℃，粗轧终轧温度为1070℃，获得厚度为38mm的中间坯。

将中间坯进行精轧，精轧过程为7道次，精轧开轧温度为980℃，二轧温度为950℃，三轧温度为930℃，四轧温度为890℃，五轧温度为850℃，六轧温度为820℃，终轧温度为800℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为2mm。

精轧后以10℃/s的速度水冷至680℃，然后空冷到620℃，然后以25℃/s的速度水冷到400℃进行卷取，获得成分按重量百分比为C0.06 %，Si 0.40%，Mn  1.20%，Ti0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe的成品热轧带钢，其金相组织如图1所示，组织为细小的铁素体/贝氏体，力学性能测试结果为：屈服强度450 MPa，抗拉强度600 MPa，断后伸长率28%，冷弯测试（B=35, d=2a）合格，屈强比0.75，扩孔率100%。

实施例2

铸坯的制备方法及成分同实施例1，铸坯厚度为250mm。

粗轧过程同实施例1，获得厚度为58mm的中间坯。

将中间坯进行精轧，精轧过程为6道次，精轧开轧温度为950℃，二轧温度为930℃，三轧温度为910℃，四轧温度为880℃，五轧温度为850℃，终轧温度为830℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为6mm。

精轧后以30℃/s的速度水冷至700℃，然后空冷到650℃，然后以60℃/s的速度水冷到550℃进行卷取，获得成分按重量百分比为C0.06 %，Si 0.40%，Mn  1.20%，Ti0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe成品的热轧带钢，力学性能测试结果为：屈服强度406 MPa，抗拉强度580 MPa，断后伸长率25%，冷弯测试（B=35, d=2a）合格，屈强比0.70，扩孔率80%。

实施例3

铸坯的制备方法及设定成分同实施例1，铸坯厚度为240mm。

粗轧过程同实施例1，获得厚度为45mm的中间坯。

将中间坯进行精轧，精轧过程为6道次，精轧开轧温度为1020℃，二轧温度为980℃，三轧温度为920℃，四轧温度为900℃，五轧温度为880℃，终轧温度为850℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为4mm。

精轧后以30℃/s的速度水冷至720℃，然后空冷到630℃，然后以40℃/s的速度水冷到500℃进行卷取，获得成分按重量百分比为C0.06 %，Si 0.40%，Mn  1.20%，Ti0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe的成品热轧带钢，力学性能测试结果为：屈服强度414 MPa，抗拉强度610 MPa，断后伸长率28.5%，冷弯测试（B=35, d=2a）合格，屈强比0.68，扩孔率100%。

实施例4

按设定成分在150吨转炉中冶炼钢水，并连铸成铸坯，其设定成分按重量百分比为C0.08%，Si 0.50 %，Mn  1.60%，Ti0.05 %，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe，铸坯厚度为220mm。

将铸坯加热至1220℃，进行粗轧，粗轧过程为6道次，粗轧开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃，获得厚度为38mm的中间坯。

将中间坯进行精轧，精轧过程为7道次，精轧开轧温度为1020℃，二轧温度为990℃，三轧温度为970℃，四轧温度为940℃，五轧温度为910℃，六轧温度为880℃，终轧温度为850℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为2mm。

精轧后以30℃/s的速度水冷至720℃，然后空冷到630℃，然后以40℃/s的速度水冷到500℃进行卷取，获得成分按重量百分比为C0.08%，Si 0.50 %，Mn  1.60%，Ti0.05 %，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe的成品热轧带钢，力学性能测试结果为：屈服强度400MPa，抗拉强度590 MPa，断后伸长率27%，冷弯测试（B=35, d=2a）合格，屈强比0.68，扩孔率90%。

实施例5

铸坯的制备方法及成分同实施例4，铸坯厚度为230mm。

粗轧过程同实施例4，获得厚度为45mm的中间坯。

将中间坯进行精轧，精轧过程为6道次，精轧开轧温度为970℃，二轧温度为950℃，三轧温度为920℃，四轧温度为880℃，五轧温度为840℃，终轧温度为820℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为4mm。

精轧后以20℃/s的速度水冷至700℃，然后空冷到650℃，然后以40℃/s的速度水冷到450℃进行卷取，获得成分按重量百分比为C0.08%，Si 0.50 %，Mn  1.60%，Ti0.05 %，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe的成品热轧带钢，力学性能测试结果为：屈服强度450MPa，抗拉强度620 MPa，断后伸长率28.5%，冷弯测试（B=35, d=2a）合格，屈强比0.72，扩孔率90%。

实施例6

铸坯的制备方法及设定成分同实施例4，铸坯厚度为240mm。

粗轧过程同实施例4，获得厚度为58mm的中间坯。

将中间坯进行精轧，精轧过程为5道次，精轧开轧温度为950℃，二轧温度为930℃，三轧温度为900℃，四轧温度为850℃，终轧温度为800℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为6mm。

精轧后以30℃/s的速度水冷至700℃，然后空冷到650℃，然后以50℃/s的速度水冷到500℃进行卷取，获得成分按重量百分比为C0.08%，Si 0.50 %，Mn  1.60%，Ti0.05 %，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe的成品热轧带钢，力学性能测试结果为：屈服强度400MPa，抗拉强度580 MPa，断后伸长率26%，冷弯测试（B=35, d=2a）合格，屈强比0.69，扩孔率80%。

实施例7

按设定成分在150吨转炉中冶炼钢水，并连铸成铸坯，其设定成分按重量百分比为C 0.12%，Si 0.80%，Mn 1.40 %，Ti0.08%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe，铸坯厚度为240mm。

将铸坯加热至1240℃，进行粗轧，粗轧过程为7道次，粗轧开轧温度为1120℃，终轧温度为980℃，获得厚度为42mm的中间坯。

将中间坯进行精轧，精轧过程为7道次，精轧开轧温度为1000℃，二轧温度为970℃，三轧温度为940℃，四轧温度为900℃，五轧温度为860℃，六轧温度为820℃，终轧温度为800℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为2mm。

精轧后以10℃/s的速度水冷至680℃，然后空冷到620℃，然后以50℃/s的速度水冷到450℃进行卷取，获得成分按重量百分比为C 0.08%，Si 0.50 %，Mn 1.60%，Ti 0.05 %，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe成品热轧带钢，力学性能测试结果为：屈服强度480MPa，抗拉强度640 MPa，断后伸长率27%，冷弯测试（B=35, d=2a）合格，屈强比0.75，扩孔率90%。

实施例8

铸坯的制备方法及设定成分同实施例4，铸坯厚度为240mm。

粗轧过程同实施例4，获得厚度为48mm的中间坯。

将中间坯进行精轧，精轧过程为5道次，精轧开轧温度为980℃，二轧温度为950℃，三轧温度为910℃，四轧温度为890℃，终轧温度为850℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为5mm。

精轧后以20℃/s的速度水冷至680℃，然后空冷到650℃，然后以60℃/s的速度水冷到550℃进行卷取，获得成分按重量百分比为C 0.12%，Si 0.80%，Mn 1.40 %，Ti 0.08%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe的成品热轧带钢，力学性能测试结果为：屈服强度413MPa，抗拉强度590 MPa，断后伸长率26%，冷弯测试（B=35, d=2a）合格，屈强比0.70，扩孔率100%。

实施例9

铸坯的制备方法及设定成分同实施例4，铸坯厚度为240mm。

粗轧过程同实施例4，获得厚度为38mm的中间坯。

将中间坯进行精轧，精轧过程为6道次，精轧开轧温度为980℃，二轧温度为950℃，三轧温度为910℃，四轧温度为880℃，五轧温度为860℃，终轧温度为840℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为2mm。

精轧后以30℃/s的速度水冷至700℃，然后空冷到630℃，然后以60℃/s的速度水冷到500℃进行卷取，获得成分按重量百分比为C 0.12%，Si 0.80%，Mn 1.40 %，Ti0.08%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe的成品热轧带钢，力学性能测试结果为：屈服强度426MPa，抗拉强度600 MPa，断后伸长率29%，冷弯测试（B=35, d=2a）合格，屈强比0.71，扩孔率90%。

Claims (2)

1.一种抗拉强度580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢，其特征在于化学成分按重量百分比为：C 0.06~0.12%，Si 0.40~0.80%，Mn 1.20~1.60%，Ti 0.05~0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe，其屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥580MPa，断后伸长率≥25%，屈强比≤0.75，扩孔率≥80%。

2.一种抗拉强度580MPa级铁素体贝氏体热轧双相钢的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）按设定成分冶炼钢水并铸成铸坯，设定成分按重量百分比为C0.06~0.12%，Si 0.40~0.80%，Mn 1.20~1.60%，Ti 0.05~0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量为铁Fe，铸坯厚度为220~250mm；

（2）将铸坯加热至1220~1250℃，进行5~7道次粗轧，粗轧开轧温度为1120~1170℃，终轧温度为980~1070℃，获得厚度为38~58mm的中间坯；

（3）对中间坯进行5~7道次精轧，精轧开轧温度为950~1020℃，终轧温度为800~850℃，精轧每道次压下量控制在15~40%，精轧后带钢厚度为2~6mm；

（4）精轧后以10~30℃/s的速度将带钢冷却至680~720℃，空冷到620-650℃，然后以25~60℃/s的速度冷至400~500℃，进行卷取，获得热轧带钢产品，其屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥580MPa，断后伸长率≥25%，屈强比≤0.75，扩孔率≥80%。

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