CN105063510A

CN105063510A - 一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢及其制备方法

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Publication number: CN105063510A
Application number: CN201510490691.2A
Authority: CN
Inventors: 杜林秀; 王小鹏; 孙国胜; 谢辉; 刘浩; 胡军; 于帅; 翁镭; 翟剑晗; 蓝慧芳; 吴红艳
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: CN105063510B

Abstract

本发明的目的是为了开发出更薄、成型性能更好的耐候双相钢，提供了一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢及其制备方法，属于冷轧耐候双相钢的制造领域。该钢的化学成分按重量百分比为：C0.07～0.15％、Si0.30～0.80％、Mn1.40～1.70％、P<0.01％、S<0.01％、Cr0.40～0.60％、Cu0.20～0.30％、Ni0.15～0.30％、Nb0.02～0.05％、Ti0.02～0.05％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。该制备方法包括热轧、冷轧和连续退火步骤，连续退火包括加热保温、缓冷、快冷、过时效四个阶段。该冷轧耐候双相钢是一种低合金先进高强钢，焊接性能优异，具有较高的强度和优异的延伸率，抗拉强度为729～747MPa，屈服强度为328～346MPa，延伸率为21～22％，并且耐大气腐蚀性能良好。

Description

一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢及其制备方法

技术领域

本发明属于冷轧耐候双相钢的制造领域，具体涉及一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢及其制备方法。

背景技术

节能减排，减量化生产是钢铁行业的趋势所在，近年来受世界贸易量剧增、石油价格上涨、运输成本猛增等因素的影响，迫切需要运输行业使用高强度钢板减薄来降低集装箱的重量，提高运输效率，降低运输成本。随着国民经济的高速增长和铁路货运的高速发展，耐候钢作为一种经常大量使用的材料，仅具有良好的耐腐蚀性能，己经不能满足生产使用的需要，在降低成本的基础上提高综合力学性能是耐候钢发展的方向。目前我国铁路客、货车车辆车体用耐候钢主要有09CuPCrNi和09CuPCrRe钢等，随着铁路车辆急需向高强度、高速化、轻型化发展。这就要求开发出更薄、成型性能更好的铁路车厢用高强耐候钢板。

双相钢是一种性能优良的低碳低合金高强钢，具有屈服强度低，抗拉强度高，无屈服现象，加工硬化指数高，均匀伸长率和总伸长率大、综合性能良好等特点，这些性能使板材具有很高的强度的同时也具有良好的冲压性能。将耐候钢进行冷轧双相化处理得到耐候双相钢应用到铁路车厢上，将对铁路车厢减重、节约成本有实际意义。

发明内容

本发明的目的是为了开发出更薄、成型性能更好的耐候双相钢，提供了一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢及其制备方法。该耐候双相钢是一种低合金先进高强钢，焊接性能优异，具有较高的强度和优异的延伸率，并且耐大气腐蚀性能良好。

一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢，其化学成分按重量百分比为：C0.07～0.15％、Si0.30～0.80％、Mn1.40～1.70％、P<0.01％、S<0.01％、Cr0.40～0.60％、Cu0.20～0.30％、Ni0.15～0.30％、Nb0.02～0.05％、Ti0.02～0.05％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；

上述冷轧耐候双相钢的显微组织为细晶铁素体、马氏体和少量的贝氏体组织，且在铁素体中存在着大量弥散分布粒度为2～20nm的析出粒子；

上述冷轧耐候双相钢的抗拉强度为729～747MPa，屈服强度为328～346MPa，延伸率为21～22％；

上述冷轧耐候双相钢的厚度为1.0～1.5mm；

上述冷轧耐候双相钢的化学成分设计主要从耐腐蚀性、强度和塑性、焊接性和成型性方面考虑的：

C、S是对耐腐蚀性和焊接性影响比较大的元素，希望尽量降低，然而C同时也是提高奥氏体淬透性、对相变强化非常重要的元素，因此在满足淬透性的前提下尽量降低；

Cr、Cu是提高耐腐蚀性能的重要元素，Cr能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力，Cr与Cu同时添加效果更好，Cr同时也是提高奥氏体淬透性的元素；

Nb、Ti是晶粒细化及增强其沉淀强化的元素，可以细化热轧组织，并对退火后组织具有遗传性；

Mn是强烈的提高奥氏体淬透性的元素，但是过高不利于焊接，本发明钢中Mn含量控制在1.40～1.70％。

Si是铁素体形成元素，可以扩大临界区范围，促进先共析铁素体的析出，但Si含量过高不利于焊接性和板材表面质量，因此本发明钢中Si含量控制在0.30～0.80％；

Ni可以提高钢的淬透性，提高钢的耐大气腐蚀能力，与Cu同时用可以改善含Cu钢易于产生热脆的问题，本发明钢中Ni含量控制在0.15％～0.30％；

上述的高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢的制备方法，包括如下步骤：

(1)热轧

将锻坯随炉加热至1200℃后保温2～3h，再在热轧机上经5～9道次轧制，热轧至板材厚度为3～5mm，开轧温度为1100～1180℃，终轧温度为950～1050℃，总压下率为85～90％，随后于温度550～650℃下卷取；

所述锻坯的化学成分按重量百分比为：C0.07～0.15％、Si0.30～0.80％、Mn1.40～1.70％、P<0.01％、S<0.01％、Cr0.40～0.60％、Cu0.20～0.30％、Ni0.15～0.30％、Nb0.02～0.05％、Ti0.02～0.05％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；

(2)冷轧

将3～5mm厚的热轧板经酸洗去除表面氧化铁皮后，在冷轧机上进行多道次的带张力轧制，冷轧至板材厚度为1.0～1.5mm；

(3)连续退火

整个连续退火过程中，包括加热保温、缓冷、快冷、过时效四个阶段；

首先，以5℃/s的加热速度将冷轧板加热至临界区780～820℃，保温200s，随后以2℃/s的速度缓冷至660～720℃，然后以40℃/s的冷却速度快冷至320℃，再经过时效处理180s至250℃，最后空冷至室温，得到产品；

该产品的显微组织是细晶铁素体、马氏体和少量的贝氏体组织，且在铁素体中存在大量弥散分布2～20nm的析出粒子。

经检测，上述方法制得的冷轧耐候双相钢的抗拉强度为729～747MPa，屈服强度为328～346MPa，延伸率为21～22％；经120周期模拟工业大气环境的干湿交替腐蚀实验后，利用本发明制备的冷轧耐候双相钢板的腐蚀增重速度比普碳钢Q345缓慢得多，且随着腐蚀周期的延长，差别更为显著，120周期增重较Q345钢少20～24％；而且该产品比工业生产的SPA-H钢耐候性稍好，SPA-H钢的120周期增重较Q345钢少19～22％。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明的钢板，其C含量在满足淬透性的基础上较低，焊接性能优异，既有利于工业连续生产的焊接又有利于冲压件在车身上的焊接；

2、本发明的钢板，厚度为1.0～1.5mm，延伸率为21～22％，具有较高的强度和优异的延伸率，是一种高塑性和低屈强比的耐候双相钢，可有效的实现车体的减重，实现节能减排，降低运输成本；

3、本发明生产的冷轧耐候双相钢板耐大气腐蚀性能良好；

4、本发明方法的整个制备过程对设备和技术要求不苛刻，生产工艺简单，易于实现工业化生产。

附图说明

图1为本发明所使用的连续退火工艺流程图；

图2为实施例1所制备的冷轧耐候双相钢板的SEM扫描组织图；

图3为实施例1所制备的冷轧耐候双相钢板的TEM扫描组织图；

其中，(a)中可观察到板条马氏体和铁素体，(b)可观察到贝氏体，(c)可观察到铁素体中粒径2～20nm的析出粒子；

图4为实施例1所制备的冷轧耐候双相钢板(NHR)与对比钢(Q345和SPA-H)的腐蚀增重量与腐蚀时间关系图。

具体实施方式

实施例1

一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢，其化学成分按重量百分比为：C0.07％、Si0.55％、Mn1.70％、P0.0095％、S0.009％、Cr0.40％、Cu0.30％、Ni0.15％、Nb0.02％、Ti0.02％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其显微组织为细晶铁素体、马氏体和少量的贝氏体组织，且在铁素体中存在大量弥散分布粒径2～20nm的析出粒子；抗拉强度为747MPa，屈服强度为346MPa，延伸率为22％。

上述冷轧耐候双相钢的制备方法如下：

将上述化学成分的锻造坯随炉加热至1200℃保温2.5h，在东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室Φ450二辊可逆式热轧实验机组上经7道次轧制到4mm，开轧温度1100℃，终轧温度950℃，总压下率为87％，随后降温至600℃卷取；

将4mm厚的热轧板酸洗去除表面氧化铁皮后，在RALΦ325×400mm四辊直拉式可逆冷轧机上进行多道次带张力轧制，最终冷轧到1.2mm厚；

以5℃/s的加热速度将冷轧后的钢板加热至临界区780℃，保温200s，随后以2℃/s的速度缓冷至660℃，然后以40℃/s的冷却速度快冷至320℃，过时效180s至250℃，最后空冷至室温，得到产品的显微组织由图2和图3可以看出，为细晶铁素体、马氏体和少量的贝氏体组织，且在铁素体中存在大量弥散分布粒径2～20nm的析出粒子。

经检测，得到的冷轧耐候双相钢板的抗拉强度为747MPa，屈服强度为346MPa，延伸率为22％。经120周期模拟工业大气环境的干湿交替腐蚀实验后，如图4所示，该产品腐蚀增重速度比普碳钢Q345缓慢得多，120周期增重较Q345钢少24％；而且该产品比工业生产的SPA-H耐候性稍好，SPA-H的120周期增重较Q345钢少20％。

实施例2

一种700MPa级微合金化冷轧耐候双相钢，其化学成分按重量百分比为：C0.10％、Si0.30％、Mn1.50％、P0.009％、S0.0085％、Cr0.50％、Cu0.25％、Ni0.3％、Nb0.05％、Ti0.03％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其显微组织为细晶铁素体、马氏体和少量的贝氏体组织，且在铁素体中存在大量弥散分布粒径2～20nm的析出粒子；抗拉强度为738MPa，屈服强度为339MPa，延伸率为21％。

上述冷轧耐候双相钢的制备方法如下：

将上述化学成分的锻造坯随炉加热至1200℃保温2h，在东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室Φ450二辊可逆式热轧实验机组上经9道次轧制到3mm，开轧温度1180℃，终轧温度960℃，总压下率为90％，随后降温至550℃卷取；

将3mm厚的热轧板经酸洗，去除表面氧化铁皮后，在RALΦ325×400mm四辊直拉式可逆冷轧机上进行多道次带张力轧制，最终冷轧到1.0mm厚；

再以5℃/s的加热速度将冷轧板加热至临界区800℃，保温200s，随后以2℃/s的速度缓冷至700℃，然后以40℃/s的冷却速度快冷至320℃，过时效180s至250℃，最后空冷至室温，得到产品的显微组织是细晶铁素体、马氏体和少量的贝氏体组织，且在铁素体中存在大量弥散分布粒径2～20nm的析出粒子。

经检测，得到的冷轧耐候双相钢板的抗拉强度为738MPa，屈服强度为339MPa，延伸率为21％。经120周期模拟工业大气环境的干湿交替腐蚀实验后，该产品腐蚀增重速度比普碳钢Q345缓慢得多，120周期增重较Q345钢少22％；而且该产品比工业生产的SPA-H耐候性相似，SPA-H的120周期增重较Q345钢少22％。

实施例3

一种700MPa级微合金化冷轧耐候双相钢，其化学成分按重量百分比为：C0.15％、Si0.80％、Mn1.40％、P0.008％、S0.009％、Cr0.60％、Cu0.20％、Ni0.20％、Nb0.035％、Ti0.05％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其显微组织为细晶铁素体、马氏体和少量的贝氏体组织，且在铁素体中存在大量弥散分布粒径2～20nm的析出粒子；抗拉强度为729MPa，屈服强度为328MPa，延伸率为22％。

将上述化学成分锻造坯随炉加热至1200℃保温3h，在东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室Φ450二辊可逆式热轧实验机组上经5道次轧制到5mm后，开轧温度1150℃，终轧温度1050℃，总压下率为85％，随后冷却至650℃卷取；

再将5mm厚的热轧板经酸洗，去除表面氧化铁皮后，在RALΦ325×400mm四辊直拉式可逆冷轧机上进行多道次带张力轧制，最终冷轧到1.5mm厚；

以5℃/s的加热速度将冷轧后的钢板加热至临界区820℃，保温200s，随后以2℃/s的速度缓冷至720℃，然后以40℃/s的冷却速度快冷至320℃，过时效180s至250℃，最后空冷至室温，得到产品的显微组织是细晶铁素体、马氏体和少量的贝氏体组织，且在铁素体中存在大量弥散分布粒径2～20nm的析出粒子。

经检测，得到的冷轧耐候双相钢板的抗拉强度为729MPa，屈服强度为328MPa，延伸率为22％。经120周期模拟工业大气环境的干湿交替腐蚀实验后，该产品腐蚀增重速度比普碳钢Q345缓慢得多，120周期增重较Q345钢少20％；该产品与工业生产的SPA-H耐候性稍好，SPA-H的120周期增重较Q345钢少19％。

Claims

1.一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢，其特征在于，化学成分按重量百分比为：C0.07～0.15％、Si0.30～0.80％、Mn1.40～1.70％、P<0.01％、S<0.01％、Cr0.40～0.60％、Cu0.20～0.30％、Ni0.15～0.30％、Nb0.02～0.05％、Ti0.02～0.05％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢，其特征在于，该钢的显微组织为细晶铁素体、马氏体和少量的贝氏体组织，且在铁素体中存在着大量弥散分布的粒度为2～20nm的析出粒子。

3.根据权利要求1所述的一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢，其特征在于，该钢的抗拉强度为729～747MPa，屈服强度为328～346MPa，延伸率为21～22％。

4.根据权利要求1所述的一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢，其特征在于，该钢的厚度为1.0～1.5mm。

5.权利要求1所述的一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)热轧

将锻坯随炉加热至1200℃后保温2～3h，再在热轧机上经5～9道次轧制，热轧至板材厚度为3～5mm，开轧温度为1100～1180℃，终轧温度为950～1050℃，总压下率为85～90％，随后卷取；

(2)冷轧

将热轧板经酸洗去除表面氧化铁皮后，在冷轧机上进行多道次带张力轧制，冷轧至板材厚度为1.0～1.5mm；

(3)连续退火

将冷轧板经加热保温、缓冷、快冷、过时效，最后空冷至室温，得到产品。

6.根据权利要求5所述的一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢的制备方法，其特征在于，所述卷取温度为550～650℃。

7.根据权利要求5所述的一种高塑性700MPa级冷轧耐候双相钢的制备方法，其特征在于，所述加热保温制度为：以5℃/s的加热速度将冷轧板加热至780～820℃，保温200s；所述缓冷制度为：以2℃/s的速度缓冷至660～720℃；所述快冷制度为：以40℃/s的冷却速度快冷至320℃；所述过时效制度为：过时效处理180s至250℃。