CN103938070B

CN103938070B - 一种钢板及其制备方法

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Publication number: CN103938070B
Application number: CN201410142907.1A
Authority: CN
Inventors: 潘红波; 刘永刚; 张建; 张建平; 杨兴亮; 詹华; 舒宏富; 汪建威; 胡学文; 谷海容; 徐祥合; 张翠
Original assignee: Magang Group Holding Co Ltd; Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Magang Group Holding Co Ltd; Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: CN103938070A

Abstract

本发明涉及一种钢板及其制备方法，其为600MPa级低屈强比冷轧双相钢钢板，成分按照质量百分数为：C：0.05%～0.09%、Si：0.2～0.5%、Mn：1.4%～1.8%、Als：0.020%～0.060%、Cr≤0.4%、P≤0.02%、S≤0.01%，余量为Fe和不可避免杂质。方法包括如下步骤：冶炼；连铸；热轧；酸洗冷轧；连续退火得到成品。在C‑Mn系的基础上，降低C含量，降低合金元素含量，以提高材料的焊接性能；由于设计中Si含量较低，同时连退生产过程采用高氢退火，因此所生产的双相钢表面质量较好；在此基础上，适量添加Cr，可以改善马氏体的分布状态，有利于塑性的发挥，同时降低双相钢的屈强比，可以适当降低连退生产速度，进而改善钢板的板形。

Description

一种钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，涉及一种钢板及其制备方法，具体涉及一种优异成形性汽车结构件的高强度钢制造，具体涉及抗拉强度600MPa级低屈强比冷轧双相钢板及其制造方法。

背景技术

近年，随着能源危机、石油价格不断上升以及地球温室效应加重，世界各国对能源和二氧化碳排放引起的环境问题更加重视，纷纷制定和采取各种严格措施进行控制。在汽车领域，应对环境问题和提高冲撞安全性成为最常见的关键词。据统计，汽车车重每减轻1％，燃料可降低0.6～1.0％。另一方面，随着提高冲撞安全性的标准逐年严格，须提高车体强度、刚度并优化结构以提高安全性。针对这样的社会需求，应着眼于利用材料的高强度化，以使汽车的安全性和质量保持更好的平衡。双相钢由于具有较高的强度、良好的延展性、低屈强比、高的初始加工硬化速率以及较好的焊接性能，在汽车制造业得到了广泛的应用。目前国内外钢铁企业均已开展了不同级别的双相钢的开发，对于600MPa级冷轧双相钢来说，目前能生产汽车板的钢铁企业几乎均能生产；但是对于600MPa级高成形性的低屈强比的冷轧双相钢来说，相关报道较少。600MPa级冷轧双相钢主要用于汽车结构件，国外有个别企业与汽车厂联合试用汽车覆盖件。对于用于汽车覆盖件与成形性要求较高的结构件来说，要求材料具有较高的n值、较低的屈强比、较高的延伸率等力学性能。

中国专利号为CN101660089A的《抗拉强度600MPa级铝系冷轧双相钢》，介绍了一种含Al的冷轧双相钢板，其屈服强度为360～390MPa以上，抗拉强度为620～6450MPa，屈强比为0.56以上。其成分和组织构成：按重量％含有，C：0.05％～0.30％、Mn：1.0％～3.0％，Si≤0.20％，Al：0.1～2.0％，Mo：0.1～1.0％，P≤0.025％，S≤0.010％，余量为铁。热浸镀模拟实验机上进行退火实验，试样在780～820℃保温100s后，缓冷至650℃后以30℃/s及以上的冷却速度快速冷却至室温。从该专利情况来看，由于添加了大量的Al、Mo等贵金属，所生产的双相钢成本较高。中国专利号为CN1043528A的《冷轧双相钢的生产工艺》，介绍了一种C-Mn系冷轧双相钢的生产工艺，即用Mn作促进马氏体组织形成元素，冷轧后钢板在炉头1～2分钟内加热至800～960℃，再经110～150米长730～780℃的均热段，出炉后以20～30℃/min速度风冷至室温，该钢屈服强度为280～330MPa，抗拉强度为520～580MPa。

目前国内钢铁企业所生产的600MPa级冷轧双相钢，均采用C-Si-Mn成分体系进行生产，其屈强比普遍在0.6左右，同时Mn含量较高，容易出现条带状马氏体组织。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢板及其制备方法，在C-Mn系的基础上，降低C含量，降低合金元素含量，以提高材料的焊接性能；由于设计中Si含量较低，同时连退生产过程采用高氢退火，因此所生产的双相钢表面质量较好；在此基础上，适量添加Cr，可以改善马氏体的分布状态，有利于塑性的发挥，同时降低双相钢的屈强比，可以适当降低连退生产速度，进而改善钢板的板形。

具体技术方案如下：

一种钢板其为600MPa级低屈强比冷轧双相钢钢板，成分按照质量百分数为：C：0.05％～0.09％、Si：0.2～0.5％、Mn：1.4％～1.8％、Als：0.020％～0.060％、Cr≤0.4％、P≤0.02％、S≤0.01％，余量为Fe和不可避免杂质。

进一步地，其为汽车用高强度冷轧双相钢板，屈服强度为280MPa～310MPa，抗拉强度为620MPa～650MPa，延伸率为23％～30％。

上述钢板的制备方法，包括如下步骤：

(1)冶炼；

(2)连铸；

(3)热轧；

(4)酸洗冷轧；

(5)连续退火

(6)得到成品。

进一步地，其连续退火主要工艺参数为：加热温度760～800℃，第一段缓冷终止温度670～700℃，缓冷后以大于30℃/s的冷却速率冷至过时效温度，过时效温度280～320℃。

进一步地，冷轧压下率控制在60～80％。

与目前现有技术相比，本发明在C-Mn系的基础上，降低C含量，降低合金元素含量，以提高材料的焊接性能；由于设计中Si含量较低，同时连退生产过程采用高氢退火，因此所生产的双相钢表面质量较好；在此基础上，适量添加Cr，可以改善马氏体的分布状态，有利于塑性的发挥，同时降低双相钢的屈强比，可以适当降低连退生产速度，进而改善钢板的板形。由于成分设计中Si含量合适，有助于铁素体中固溶碳的析出，净化铁素体，提高了双相钢的延性。同时添加适量的Cr，可以改善马氏体的分布状态，有利于塑性的发挥，同时降低双相钢的屈强比，可以适当降低连退生产速度，进而改善钢板的板形。在工艺上，通过各工艺参数的适当匹配，使得双相钢组织较纯净，力学性能上保证了抗拉强度高，较低的屈强比，良好的延伸率，并且具有良好的抗时效性能。

具体实施方式

下面为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

本实施例旨在提供抗拉强度600MPa级高成形性低屈强比冷轧双相钢钢板的制造方法。其主要化学成分质量百分数为：C：0.05％～0.09％、Si：0.2～0.5％、Mn：1.4％～1.8％、Als：0.020％～0.060％、Cr≤0.4％、P≤0.02％、S≤0.01％，余量为Fe。在成分一定的基础上，通过连续退火工艺的控制，可以生产出高强度低屈强比双相钢，其连续退火主要工艺参数为：加热温度760～800℃，第一段缓冷终止温度670～700℃，缓冷后以大于30℃/s的冷却速率冷至过时效温度，过时效温度280～320℃。

C：最有效的强化元素，是形成马氏体的主要元素，钢中碳含量决定了双相钢的强度和马氏体的形貌；但是，保证具有良好的焊接性能和较高的延伸率，要求较低的碳含量，所以本发明中C的重量百分比控制在0.05％～0.09％较低范围。

Si：铁素体的固溶强化元素，加速碳向奥氏体的偏聚，对铁素体中的固溶碳有清除和净化作用，有助于提高双相钢的延性。但是为了避免因Si含量过高在钢板表面形成的高熔点氧化物而影响钢板表面质量，尽量降低缸中的硅含量，所以本发明Si重量百分含量控制在0.2～0.5％。

Mn：属于典型奥氏体稳定化学元素，能够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和贝氏体转变。但Mn作为扩大奥氏体区的元素，当高的锰含量推迟珠光体转变的同时，也会推迟铁素体的析出；而锰含量太低又容易引起珠光体转变，所以本发明Mn重量百分比含量控制在1.4％～1.8％。

Cr：中强碳化物形成元素，显著提高钢的淬透性，能强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变，而且扩大了卷取窗口。Cr虽为弱固溶强化元素，但能增加奥氏体的过冷能力，从而细化组织，起到强化作用。所以本发明Cr重量百分比含量控制在小于0.4％范围内。

两相区退火温度：两相区退火温度是生产双相钢的关键，决定着最终马氏体的含量以及双相钢的力学性能。双相区退火温度低，获得的马氏体含量较少，钢中容易出现屈服平台，钢的强度较低，达不到所需的强度要求；退火温度过高，两相区退火奥氏体含量较高，使得奥氏体中合金元素含量较少，在随后的冷却过程中，淬透性较差，容易生成珠光体与贝氏体组织，恶化双相钢的性能。因此本发明将退火温度控制在760～800℃。

第一段缓冷终止温度：第一段缓冷终止温度也决定着双相钢中铁素体、马氏体的含量以及最终的力学性能。此温度过高，附生铁素体含量较少，奥氏体含量较高，奥氏体的稳定性较差，容易相变为珠光体与贝氏体组织，恶化钢的性能；此温度过低，在缓冷段不仅生成铁素体组织，同时还生成了一定量的珠光体组织，从而恶化了钢板的力学性能；此温度需与退火温度相适应，因此本发明将该缓冷温度控制在670～700℃。

冷却速率：冷却速率是决定最终性能的关键，冷却速率过低，容易生成贝氏体组织，因此本发明将冷却速率控制在30℃/s以上。

过时效温度：过时效是释放淬火过程中的残余应力，改善钢的延性，提高钢的室温抗时效性。过时效温度过低，残余应力无法完全释放，降低了钢的延性；过时效温度过高，马氏体容易分解，恶化了钢板的冲压成形性。因此本发明将过时效温度控制在280～320℃。

本实施例采用上述的化学成分，生产制造工艺流程为：

冶炼→连铸→热轧→酸洗冷轧→连续退火→成品。

本发明采用以上化学成分和工艺流程生产抗拉强度大于600MPa的高成形性低屈强比冷轧双相钢板，具体实施方式如下：

1)对汽车用高强度冷轧双相钢板的化学成分进行优化设计，不添加价格昂贵的合金元素，利用C、Si、Mn、Cr元素的组织强化、固溶强化提高产品的强度。

2)冷轧压下率控制在60～80％，充分利用冷轧加工硬化的强化效果。为随后的再结晶提供必要的驱动力。

钢板在760～800℃保温100s后，缓冷至670～700℃后以30℃/s及以上的冷却速度快速冷却，然后在280～320℃过时效处理。

优选实施例1：

钢的化学成分(质量百分比)C：0.08％，Mn：1.56％，Si：0.32％，Cr：0.36％；余量为铁和不可避免的杂质。

其工艺流程为：冶炼→连铸→热轧→酸洗冷轧→连续退火→成品。

工艺参数：连续退火温度为780℃，缓冷至675℃后以30℃/s及以上的冷却速度快速冷却，然后在290℃过时效处理。得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为287MPa，抗拉强度为632MPa，延伸率为24％，n值为0.20。

优选实施例2：

工艺参数：连续退火温度为790℃，缓冷至700℃后以30℃/s及以上的冷却速度快速冷却，然后在320℃过时效处理。得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为302MPa，抗拉强度为620MPa，延伸率为25％，n值为0.18。

优选实施例3：

工艺参数：连续退火温度为785℃，缓冷至670℃后以30℃/s及以上的冷却速度快速冷却，然后在290℃过时效处理。得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为284MPa，抗拉强度为624MPa，延伸率为27％，n值为0.19。

采用本发明的化学成分、工艺流程和具体方法和步骤生产的汽车用高强度冷轧双相钢板，屈服强度为280MPa～310MPa，抗拉强度为620MPa～650MPa，延伸率为23％～30％。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种钢板制备方法，所述钢板成分按照质量百分数为：C：0.05％～0.09％、Si：0.2～0.5％、Mn：1.4％～1.8％、Als：0.020％～0.060％、Cr≤0.4％、P≤0.02％、S≤0.01％，余量为Fe和不可避免杂质；其为汽车用高强度冷轧双相钢板，屈服强度为280MPa～310MPa，抗拉强度为620MPa～650MPa，延伸率为23％～30％；其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)冶炼；

(2)连铸；

(3)热轧；

(4)酸洗冷轧；

(5)连续退火；

(6)得到成品；

其连续退火主要工艺参数为：加热温度760～800℃，第一段缓冷终止温度670～700℃，缓冷后以大于30℃/s的冷却速率冷至过时效温度，过时效温度280～320℃；冷轧压下率控制在60～80％。

2.如权利要求1所述的钢板制备方法，其特征在于，钢板成分按照质量百分数为：C：0.08％，Mn：1.56％，Si：0.32％，Cr：0.36％，余量为铁和不可避免的杂质，工艺参数选择：连续退火温度为780℃，缓冷至675℃后以30℃/s及以上的冷却速度快速冷却，然后在290℃过时效处理，得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为287MPa，抗拉强度为632MPa，延伸率为24％，n值为0.20。

3.如权利要求1所述的钢板制备方法，其特征在于，钢板成分按照质量百分数为：C：0.08％，Mn：1.56％，Si：0.32％，Cr：0.36％；余量为铁和不可避免的杂质，工艺参数选择：连续退火温度为790℃，缓冷至700℃后以30℃/s及以上的冷却速度快速冷却，然后在320℃过时效处理，得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为302MPa，抗拉强度为620MPa，延伸率为25％，n值为0.18。

4.如权利要求1所述的钢板制备方法，其特征在于，钢板成分按照质量百分数为：C：0.08％，Mn：1.56％，Si：0.32％，Cr：0.36％；余量为铁和不可避免的杂质，工艺参数选择：连续退火温度为785℃，缓冷至670℃后以30℃/s及以上的冷却速度快速冷却，然后在290℃过时效处理，得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为284MPa，抗拉强度为624MPa，延伸率为27％，n值为0.19。