CN102952998B - 一种800MPa级热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种800MPa级热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法，其成分为：C 0.05％～0.3％、Si≤0.5％、Mn 0.6％～3.0％、Als 0.01％～0.08％、P 0.05％～0.1％、Nb 0.01％～0.1％、S＜0.005％，余为Fe。制造方法包括板坯连铸、直接热装、加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取，所述连铸板坯的厚度135～200mm，热装温度≥400℃，加热温度1200±20℃，保温1～3小时进行两阶段控制轧制，再结晶区开轧温度1050～1100℃；未再结晶区开轧温度900～940℃，终轧温度820～880℃，压下率＞70％，轧后层流冷却，冷速20～40℃/s，卷取温度350～500℃，成品厚度3～10mm。本发明不含Mo，成本低；采用低Si成分设计，钢板表面质量好，利于涂镀；采用简单的层流冷却工艺，钢板的组织和性能稳定。

Description

一种800MPa级热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于钢铁材料技术领域，特别涉及一种抗拉强度800MPa级汽车制造用热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法。

背景技术

随着工业的发展，考虑到日益严重的能源短缺和环境污染等问题，对结构材料的综合力学性能的要求越来越高。在具有高的强度的同时，与之匹配的良好的塑性性能也被广泛要求。

作为一种主要应用于汽车行业的钢种，相变诱导塑性钢具有良好的强度-塑性匹配，与传统的汽车用钢相比，其强度和塑性优势明显，若能大量应用于汽车制造领域，可大幅度的降低车重，起到节能减排的作用，同时其安全性能也可得到保证。因此，相变诱导塑性钢的研制和开发得到了钢铁材料研发人员的重视。目前，相变诱导塑性钢可采用冷轧热处理和直接热轧法生产，相较而言，前者生产工艺较为成熟、稳定，但其工序繁琐、耗能高；后者工序简单，能耗低，但生产工艺较难控制，且存在Si含量较高导致钢板表面质量较差等问题。目前，各国科研人员已对热轧法生产相变诱导塑性钢进行了大量的研究。

专利号为US6797078的专利提出了一种700MPa级热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法，其采用以Al代Si的成分设计，钢板表面质量得到改善，但轧后冷却工艺较为复杂，同时成分中还含有Cr和大量的C及Mn元素，给冶炼及焊接带来困难，同时提高了成本。专利号为CN101191174A的专利中提到的相变诱导塑性钢同样采用以Al代Si的成分路线，但其成分中不含Cr元素，而是添加了少量的Nb，钢板的性能优良，但其轧后采用三段式冷却，冷却工艺复杂。专利号为JP2003321738A的专利提出了一种热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法，其成分中含有大量的Si和Mo元素，钢板表面质量不好且成本较高。专利号为EP295500A1的专利提到的钢板的成形性较好，成本较低，但也存在Si含量较高影响表面质量的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种成本低、综合性能良好、且采用中薄板坯连铸连轧生产线生产的800MPa级低Si热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法。

本发明800MPa级热轧相变诱导塑性钢板的化学成分按质量百分数为：C 0.05％～0.3％、Si≤0.5％、Mn 0.6％～3.0％、Als 0.01％～0.08％、P0.05％～0.1％、Nb 0.01％～0.1％、S＜0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明800MPa级热轧相变诱导塑性钢板的最终组织中铁素体体积分数为40％～60％，贝氏体体积分数为25％～45％，残余奥氏体体积分数为5％～20％。

本发明钢板以C-Si-Mn系热轧相变诱导塑性钢成分为基础，在降低Si含量的同时，添加一定量的P元素，同时添加适量Nb元素，通过增大未再结晶区压下率及在终轧后采用简单冷却路径，获得强度级别达到800MPa，显微组织为铁素体、贝氏体和残余奥氏体的相变诱导塑性钢板。该钢板的抗拉强度达到800MPa，延伸率大于28％，强塑积高于22400MPa％。

本发明800MPa级热轧相变诱导塑性钢板的制造方法包括：板坯连铸→直接热装→加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取，其特点是所述连铸板坯的厚度为135～200mm，铸坯直接热装温度≥400℃，铸坯加热到1200±20℃，保温1～3个小时后进行两阶段控制轧制，再结晶区开轧温度1050～1100℃，中间坯厚度为30～60mm，未再结晶区开轧温度900～940℃，终轧温度820～880℃，未再结晶区压下率＞70％，轧后采用连续层流冷却，冷却速率为20～40℃/s，卷取温度为350～500℃，成品厚度为3～10mm。

本发明钢板成分的主要作用为：

C：能显著增大奥氏体相区，它是奥氏体稳定化元素，增加碳含量能较大程度的降低Ms温度。在相变诱导塑性钢所有的合金元素中，碳对残余奥氏体稳定性的影响最大。本发明中，碳含量控制在0.05％～0.30％之间，碳含量过低时，奥氏体稳定性变差，在冷却过程中，残余奥氏体会发生向马氏体的转变；碳含量过高则会影响钢板的塑性和焊接性能。

Si：主要以固溶方式存在于相变诱导塑性钢中，抑制贝氏体转变期间渗碳体的形成，使碳进一步积聚于未转变的奥氏体中，促使Ms温度降低到室温以下，从而获得残余奥氏体。过高的硅会影响钢板的表面质量，给涂镀等后续工序带来影响，在本发明中Si含量不高于0.5％。

Mn：是典型的奥氏体稳定化元素，显著提高钢的淬透性，降低Ms温度，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用。Mn含量过高会导致奥氏体中碳活度的降低，促使碳化物的形成。过高的Mn易于偏析，还能恶化钢的性能。Mn含量的设定还应与Si和Al的含量相配合。

Al：能显著提高抗拉强度和延伸率，对TRIP效应的影响与Si类似，均抑制渗碳体的析出。Al是强铁素体形成元素，它的加入会使奥氏体单相区缩小并右移。以Al代Si作为汽车板用材，已较为成熟。而且它的加入使TRIP钢表面质量问题得到改善，涂镀性更好、强塑积更高，具有高而稳定的加工硬化指数值。

P：作为铁素体形成元素的磷与硅相似，也能固溶强化铁素体和奥氏体，在钢中加入少量的磷(w(P)＜0.1％)能有效阻止渗碳体的析出，有利于亚稳态奥氏体的保留，同时能弥补降低硅含量所引起的强度损失。

Nb：具有显著的细化晶粒的作用。在TRIP钢中，加入Nb能抑制珠光体的转变，使铁素体晶粒数量增加，尺寸减小。在贝氏体等温过程中，Nb能抑制渗碳体的析出，提高残余奥氏体的含量及碳在残余奥氏体中的浓度。

本发明为了降低Si对钢板表面质量及接下来的一系列工序的影响，采用了低Si成分设计，但Si的降低不利于铁素体的形成，进而对碳向残余奥氏体中富集产生影响，导致最终钢板中残余奥氏体含量的不足。为了避免此情况的发生，在钢的成分中加入适量的P元素，同时配合以合理的热轧工艺，以弥补硅含量降低所引发的问题。总之，合理的成分设计和控轧控冷工艺的相互配合是本发明得以实现的关键。

本发明的800MPa级形变诱导塑性钢板的有益效果为：1)由于采用低Si成分设计，保证了钢板的表面质量，同时为以后可能进行的涂镀等工序提供良好的基础；2)成分中不含Mo等贵重合金，成本较低；3)轧后采用连续层流冷却工艺，大大简化了轧制工艺，同时提高了钢板组织和性能的稳定性，避免了由于分段冷却而带来的钢板的组织和性能不均性。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

发明实施例如下：将170mm厚的板坯加热到1200±20℃，保温2小时后在中薄板坯连铸连轧生产线上进行两阶段控轧，未再结晶区压下率为＞70％。终轧后采用连续层流冷却，冷却速率为20～40℃/s，卷取温度为350～500℃，成品厚度为3～10mm。本发明实施例的钢种成分见表1，轧制的实际制度见表2，实施例钢板的各项性能指标见表3。

表1本发明实施例钢的化学成分(wt，％)

表2本发明实施例工艺的温度制度

表3本发明实施例的组织及力学性能参数

Claims (3)

1.一种800MPa级热轧相变诱导塑性钢板，其特征在于钢板的化学成分按质量百分数为：C 0.05％～0.3％、Si≤0.5％、Mn 0.6％～3.0％、Als0.01％～0.08％、P 0.05％～0.1％、Nb 0.01％～0.1％、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800MPa级热轧相变诱导塑性钢板，其特征在于所述钢板组织中铁素体体积分数为40％～60％，贝氏体体积分数为25％～45％，残余奥氏体体积分数为5％～20％。

3.一种权利要求1或2所述800MPa级热轧相变诱导塑性钢板的制造方法，包括板坯连铸、直接热装、加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取，其特征在于所述连铸板坯的厚度为135～200mm，板坯直接热装温度≥400℃，铸坯加热温度1200±20℃，保温1～3个小时后进行两阶段控制轧制，再结晶区开轧温度1050～1100℃，中间坯厚度30～60mm，未再结晶区开轧温度900～940℃，终轧温度820～880℃，未再结晶区压下率＞70％，轧后采用连续层流冷却，冷却速率20～40℃/s，卷取温度350～500℃，成品厚度3～10mm。