CN102952996A

CN102952996A - 一种高延伸率冷轧trip钢板及其制备方法

Info

Publication number: CN102952996A
Application number: CN2012104086360A
Authority: CN
Inventors: 郭金宇; 刘仁东; 王旭; 王科强; 徐荣杰; 林利; 徐鑫; 吕冬; 孙建伦
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明公开一种高延伸率冷轧TRIP钢板， C：0.15%～0.25%、Si：0.4%～1.5%、Mn：0.5%～2.5%、P：0.04%～0.10%、S：≤0.02%、Al：0.02%～0.5%、N：≤0.01%、Nb：0~0.5%，V：0~0.5%，Ti：0~0.5%、Cr：0~2%、Mo：0~1%，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成；显微组织中铁素体以面积率计为10~80%，残余奥氏体以面积率计为3~20%，马氏体以面积率计为0~20%，以及剩余部分为贝氏体热轧加热温度1100～1250℃，保温时间为≥2h，开轧温度为≥1100℃，终轧温度850～950℃，卷取温度＜720℃；热轧板厚度为2~4mm；冷轧累积压下量40％～80％；退火温度为：700～Ac3+50℃，保温时间为30～360s，冷却速率为10～150℃/s，时效温度为300～600℃，时效时间为30～1200s，冷却速率为5～100℃/s，冷却至室温。

Description

一种高延伸率冷轧TRIP钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于冷轧汽车用钢制造领域，涉及一种抗拉强度大于780MPa，延伸率大于24%的低成本高延伸率冷轧TRIP钢板及其制备方法。

背景技术

随着人们对汽车环保、安全、节能要求的不断提高，汽车用钢向着高强度和高延伸率的方向发展。780MPa级以上的冷轧高强度汽车用钢，作为目前应用最广泛的先进高强钢，成为各国学者和钢铁企业的研究重点。

专利CN1782116A介绍了一种高强度汽车用钢——双相钢，其组织结构为铁素体+马氏体，该钢种具有低屈服强度、高抗拉强度、低屈强比、快速加工硬化等优点，不足之处在于起延伸率在15~24%之间，限制该钢种在汽车零件上的应用范围。

专利CN101353761A介绍了一种常规的C-Al-Mn系TRIP钢，其抗拉强度大于780MPa，不足之处在于Al含量过高，导致连铸困难，难以实现稳定批量生产。同时会导致连铸坯夹杂多，冷轧板表面质量差，难以满足汽车厂对汽车用冷轧板的需求。

专利CN101429590A介绍了一种高锰的TWIP钢，其优点在于高强度和高延伸率，能够满足大多数汽车零件关于强度和延伸率的要求，不足之处在于Mn含量过高，导致生产成本高，连铸和轧制困难，难以大批量工业应用。

专利CN102304664介绍了一种中锰的TRIP钢，其特点在于Mn的含量在5~10%之间，优点在于该钢种具有良好的强度和延伸率，不足之处在于Mn含量高，生产成本高，连铸和轧制困难，难以实现稳定批量生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本的，抗拉强度≥780MPa，延伸率≥24%的高延伸率的冷轧TRIP钢板及其制造方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

（1）一种高延伸率冷轧TRIP钢板，其特征在于TRIP钢板的化学成分以质量百分比计为：C：0.15%～0.25%、Si：0.4%～1.5%、Mn：0.5%～2.5%、P：0.04%～0.10%、S：≤0.02%、Al：0.02%～0.5%、N：≤0.01%、Nb：0~0.5%，V：0~0.5%，Ti：0~0.5%、Cr：0~2%、Mo：0~1%，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成；显微组织中铁素体以面积率计为10~80%，残余奥氏体以面积率计为3~20%，马氏体以面积率计为0~20%，以及剩余部分为贝氏体。

（2）一种高延伸率冷轧TRIP钢板的制备方法，其过程包括冶炼、连铸、热轧、酸洗、冷轧、连续退火，其特征在于：（a）轧制：热轧加热温度：1100～1250℃，保温时间为≥2h，开轧温度为≥1100℃，终轧温度850～950℃，卷取温度＜720℃；热轧板厚度为2~4mm；冷轧累积压下量40％～80％；（b）连续退火：退火温度为：700～Ac3+50℃，保温时间为： 30～360s，冷却速率为：10～150℃/s，时效温度为：300～600℃，时效时间为：30～1200s，冷却速率为：5～100℃/s，冷却至室温。即得到高延伸率冷轧TRIP钢板。

下面将对本发明化学成分的限定进行说明：

C：用于钢的强化以及提高残余奥氏体稳定性的重要元素，是生产TRIP钢不可或缺的元素。为了得到抗拉强度大于780MPa的TRIP钢，C含量在0.15%以上是必要的。同时，如果C含量过多，容易导致成形性能和焊接性能下降，因此0.25%是其上限。

Si：是对提高TRIP钢的强度和延伸率有利的元素。Si元素的添加可以抑制渗碳体的析出，同时起到固溶强化的作用。因此Si元素的下限为0.4%。然而，如果Si元素含量过高将导致TRIP钢的表面质量、涂镀性能和焊接性能的下降，因此上限确定为1.5%。

Mn：是对提高TRIP钢的强度和保持奥氏体稳定性有利的元素。在低于0.5%时，强度不能够满足要求。在超过2.5%时，将导致加工性能的恶化，因此上限为2.5%，下限为0.5%。

P：是对提高TRIP钢的强度和保持奥氏体稳定性有利的元素。在低于0.04%时，强度不能够满足要求。在超过0.10%时，将导致P元素在晶界上的偏析进而恶化其加工性能，因此上限为0.10%，下限为0.04%。

S：以Mn等硫化物系夹杂物形式残留，因此是有害元素。特别是钢板的强度越高，影响越大，在抗拉强度大于780MPa时，其含量必须控制在0.02%以下。

Al：是钢中必须的脱氧元素，当Al元素含量低于0.02%时，起不到脱氧效果，当Al含量高于0.5%时，将导致氧化铝等夹杂物增加，影响产品的加工性能和表面质量。

N：超过0.01%时，将导致钢板的时效性和加工性能变差，因此其上限为0.01%。

Nb：主要作用是细化晶粒和析出强化的作用，同时改善焊接性能。Nb含量过高会导致钢板的加工性能变差。因此其上限为0.5%。

V：主要起到析出强化和改善焊接性能的作用。V含量过高会导致钢板的加工性能变差。因此其上限为0.5%。

Ti：主要作用是细化晶粒和析出强化的作用，同时改善焊接性能。Ti含量过高导致钢板的加工性能变差。因此其上限为0.5%。

Cr：主要起到提高钢板强度和淬透性的作用。Cr含量过高会导致钢板塑性变差，因此其上限为2%。

Mo：主要起到提高钢板强度和淬透性的作用，促进钢板中形成贝氏体组织。Mo含量过高，会导致钢板成本上升和加工性能下降。因此其上限为1%。

本发明的制造方法包括：（1）冶炼、连铸工序；（2）轧制工序（包括热轧和冷轧）；（3）连续退火工序。为了获得本发明的钢板，适当地控制连续退火工序尤其重要。

（1）冶炼、连铸工序

冶炼、连铸工序未被特别限定，采用通常的方法生产出满足成分要求的钢水，经连铸机得到连铸坯。

（2）轧制工序

轧制工序对于得到本发明高延伸率TRIP钢板很重要，其工艺要求为：连铸坯加热温度：1100～1250℃，保温时间为≥2h，开轧温度为≥1100℃，终轧温度850～950℃，卷取温度＜720℃，最终得到热轧板厚度为2~4mm。热轧结束后进行酸洗和冷轧，其中对酸洗工序没有特别的要求，只要达到去除钢板表面氧化物，满足冷轧过程对表面要求就可以了。冷轧工序要求冷轧压下率在40%～80％之间，压下率超过80%会导致冷轧困难，压下率低于40%会降低钢板的性能。

（3）连续退火工序

退火温度对于得到本发明高强度钢板尤为重要，当温度低于700℃时，不能进行充分的再结晶，难以得到具有良好性能的钢板。当温度超过860℃时，奥氏体晶粒粗大化，难以得到所要的组织。

保温时间过短将导致渗碳体无法溶解，过长将导致晶粒粗大。

冷却速率，当冷却速率低于10℃/s时，钢板中会出现珠光体，降低钢板的性能。当冷却速率大于150℃/s时，会导致钢板板形不好，生产成本上升，并且速率太快，导致无法形成铁素体组织。

时效温度，如果低于300℃，将形成大量的马氏体，无法得到本发明的钢板。如果高于600℃，将导致形成珠光体，降低钢板的强度和延伸率。

时效时间，如果低于0.5分钟，无法形成贝氏体+残余奥氏体组织。如果时间超过20分钟，则反应已经完成，不会起到提高钢板性能的效果。

因此本发明钢板连续退火的优选工艺为：退火温度为：700～Ac3+50℃，保温时间为： 0.5～6分钟，冷却速率为：10～150℃/s，时效温度为：300～600℃，时效时间为：0.5～20分钟，冷却速率为：5～100℃/s，冷却至室温，即得到高延伸率冷轧TRIP钢钢板。

通过成分设计和工艺优化，本发明在抗拉强度大于780MPa的前提下，使得冷轧TRIP钢的延伸率高于24%，并且具有低成本，易于生产，能够实现稳定批量供货的优点。

附图说明

图1：实施例2金相组织照片，铁素体、贝氏体、奥氏体和马氏体；

图2：实施例2透射电镜薄膜照片，铁素体组织；

图3：实施例2透射电镜薄膜照片，贝氏体组织；

图4：实施例2透射电镜薄膜照片，铁素体和奥氏体组织；

图5：实施例2透射电镜薄膜照片，铁素体和马氏体组织。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例化学成分如表1所示：

表1 化学成分（wt％）

实施例轧制工艺参数如表2所示：

表2 轧制工艺参数

实施例	热轧开轧温度（℃）	热轧终轧温度（℃）	卷取温度（℃）	冷轧压下率（%）
					1	1116	922	660	65
2	1118	895	642	62
					3	1126	906	534	55
4	1135	887	620	67
					5	1108	919	569	57
6	1079	904	581	58
					7	1084	907	542	55
8	1137	927	677	67
					9	1082	904	571	58
10	1103	892	611	62
					11	1067	894	637	58
12	1052	922	624	54
					13	1112	895	627	58
14	1120	885	637	62
					15	1085	881	657	66
16	1067	923	667	67
					17	1092	934	618	63
18	1121	935	609	62
					19	1123	922	622	59

实施例连退工艺参数如表3所示：

表3 连退工艺参数

实施例	加热温度（℃）	保温时间（s）	冷却速率（℃/s）	时效温度（℃）	时效时间（s）
						1	780	180	22	382	360
2	810	220	24	375	390
						3	770	160	27	412	420
4	830	200	32	423	450
						5	750	210	28	437	350
6	800	240	33	408	320
						7	820	260	37	395	500
8	760	150	32	405	540
						9	840	190	26	386	580
10	790	220	30	423	480
						11	780	155	21	388	366
12	795	165	27	382	385
						13	815	185	19	391	388
14	825	195	22	411	392
						15	835	205	20	412	408
16	845	215	16	407	428
						17	805	210	29	422	438
18	812	190	28	423	418
						19	808	180	26	412	404

实施例钢板的力学性能如表4所示：

表4 钢板的力学性能

实施例	Rp_0.2（MPa）	Rm（MPa）	A₈₀（%）
				1	530	837	26
2	520	840	25
				3	540	818	27
4	538	829	24
				5	519	854	26
6	509	852	28
				7	519	826	27
8	522	849	25
				9	532	802	26
10	543	828	24
				11	527	828	25
12	547	852	26
				13	567	864	27
14	556	853	26
				15	548	842	25
16	539	829	24
				17	529	844	27
18	544	869	26
				19	543	878	25

Claims

1.一种高延伸率冷轧TRIP钢板，其特征在于其化学成分以质量百分比计为：C：0.15%～0.25%、Si：0.4%～1.5%、Mn：0.5%～2.5%、P：0.04%～0.10%、S：≤0.02%、Al：0.02%～0.5%、N：≤0.01%、Nb：0~0.5%，V：0~0.5%，Ti：0~0.5%、Cr：0~2%、Mo：0~1%，剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成；显微组织中铁素体以面积率计为10%~80%，残余奥氏体以面积率计为3%~20%，马氏体以面积率计为0~20%，以及剩余部分为贝氏体。

2.一种根据权利要求1所述的高强塑积TRIP钢板的制备方法，包括冶炼、连铸、热轧、酸洗、冷轧、连续退火，其特征在于：热轧加热温度：1100～1250℃，保温时间为≥2h，开轧温度为≥1100℃，终轧温度850～950℃，卷取温度＜720℃；热轧板厚度为2~4mm；冷轧累积压下量40％～80％；退火温度为：700～Ac3+50℃，保温时间为： 30～360s，冷却速率为：10～150℃/s，时效温度为：300～600℃，时效时间为：30～1200s，冷却速率为：5～100℃/s，冷却至室温。