CN105861943B - 一种冷轧高强孪晶诱发塑性钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于炼钢技术领域，公开了一种冷轧高强孪晶诱发塑性钢及其生产方法，按照组分的质量百分比，包括：C：0.5％～0.7％，Si：0.2％～0.5％，Mn：15％～22％，Alt：1.2％～1.8％，Cr：0.15％～0.25％，P≤0.01％，S≤0.01％，N≤0.004％，余量为Fe和微量元素。本发明提供一种具备良好扩孔性的孪晶诱发塑性钢。

Description

一种冷轧高强孪晶诱发塑性钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，特别涉及一种冷轧高强孪晶诱发塑性钢及其生产方法。
背景技术
在汽车材料研究中，节能、环保、安全性是汽车业最关注的问题。汽车减重对节能和环保意义重大。汽车减重的一个重要手段是采用高强度钢。但减重和安全性互为矛盾。为同时满足减重和安全性，汽车工业迫切需要人们对先进高强度钢的研究和开发。
TWIP钢显示出极高的强塑积（抗拉强度和延伸率的乘积）在40000 MPa%以上，是高强韧性TRIP钢的两倍，其高强韧性来自形变过程中孪晶的形成，故命名为孪晶诱发塑性(twinning induced plasticity，TWIP)钢。兼备高强度，高塑性和高的吸收能的TWIP钢多用于制造变形程度大且强度要求高的车身零部件, 如车门加强板和保险杠等。
然而，变形过程中部分不稳定的奥氏体转变为马氏体相，这种相变诱发马氏体相和软基体相的边界在处理过程中易形成空位，因此其扩孔性较差。
发明内容
本发明提供一种冷轧高强孪晶诱发塑性钢及其生产方法，解决现有技术中孪晶诱发塑性钢在变形过程中奥氏体不稳定，易产生空位，扩孔性差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种冷轧高强孪晶诱发塑性钢，按照组分的质量百分比，包括：
C：0.5%～0.7%，Si：0.2%～0.5%，Mn：15%～22%，Alt：1.2%～1.8%，Cr：0.15%～0.25%， P≤0.01%，S≤0.01%， N≤0.004%，余量为Fe和微量元素。
一种生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，包括如下步骤：
将钢水通过冶炼后连铸获得板坯；
将所述板坯加热，并经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，而后卷取成热轧卷；
将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；
将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；
将所述带钢经平整后卷取成成品；
其中，在冶炼过程中，加入中碳锰铁或者低碳锰铁调整锰含量，加入磷铁调整磷含量，转炉终点目标温度为1700～1740℃；
按照组分的质量百分比，包括：
C：0.5%～0.7%，Si：0.2%～0.5%，Mn：15%～22%，Alt：1.2%～1.8%，Cr：0.15%～0.25%， P≤0.01%，S≤0.01%， N≤0.004%，余量为Fe和微量元素。
进一步地，在出钢过程中，加入渣料，出钢下渣量小于等于80mm，出钢时间大于等于4分钟。
进一步地，在精炼过程中，依次调整Al、Mn、Cr含量。
进一步地，连铸过程进行保护浇注，预防钢水二次氧化；
所述保护浇筑具体包括：
采用铝粒脱氧；
依次采用硅铁、微碳锰铁或者金属锰、磷铁调整Si、Mn、P含量。
进一步地，在所述出钢过程中，加入的渣料包括：白灰200-800kg，预熔渣0-1000kg，萤石0-400kg。
进一步地，出钢前期就开始随钢流加入渣料，出钢量达到1/5前加入所有渣料。
进一步地，所述板坯的加热温度为1220～1280℃；所述精轧的终轧温度为900～930℃；所述热轧板卷取温度为700～750℃。
进一步地，所述热轧卷通过冷轧时，冷轧压下率为60%-75%。
进一步地，所述连续退火过程，包括：
将所述冷硬卷首先加热至220℃实现预热获得带钢，其加热速度8℃/s~12℃/s；
将所述经过预热的带钢进一步加热到680℃~720℃，其加热速度为1.5℃/s~4℃/s；
将所述经过进一步加热后的带钢在680℃～720℃温度范围内保温60s~100s；
将所述经过保温后的带钢冷却至620℃~650℃，冷却速度约为8℃/s~12℃/s；
将所述经过冷却后的带钢经吹气快冷却至360℃～390℃；
将所述经吹气快冷却至360℃～390℃的带钢在360℃～390℃温度范围内保温300s-400s后进行过时效处理；
将所述经过过时效处理后的带钢进行终冷到室温。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的冷轧高强孪晶诱发塑性钢及其生产方法，利用添加适当含量的Mn、C、Al，以此稳定奥氏体，抑制ε马氏体相变，获得具有大量孪晶的显微组织结构；并通过控制热处理再结晶过程中的晶粒尺寸，使得孪晶诱发塑性钢具有高扩孔性和延伸率。进一步地，通过加入一定量的Cr，提高孪晶诱发塑性钢的抗拉强度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法的流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种冷轧高强孪晶诱发塑性钢及其生产方法，解决现有技术中孪晶诱发塑性钢在变形过程中奥氏体不稳定，易产生空位，扩孔性差的技术问题；达到了提升孪晶诱发塑性钢奥氏体的稳定性，抑制其相变，提升扩孔性和抗拉强度的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：
一种生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，包括如下步骤：
将钢水通过冶炼后连铸获得板坯；
将所述板坯加热，并经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，而后卷取成热轧卷；
将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；
将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；
将所述带钢经平整后卷取成成品；
其中，在冶炼过程中，加入中碳锰铁或者低碳锰铁调整锰含量，加入磷铁调整磷含量，转炉终点目标温度为1700～1740℃；
按照组分的质量百分比，包括：
C：0.5%～0.7%，Si：0.2%～0.5%，Mn：15%～22%，Alt：1.2%～1.8%，Cr：0.15%～0.25%， P≤0.01%，S≤0.01%， N≤0.004%，余量为Fe和微量元素。
通过上述内容可以看出，Mn是稳定奥氏体稳定元素，同时过量的Mn 会导致冶炼和连铸工序复杂； 鉴于此，C也是稳定奥氏体的有效元素；因此，同时加入Mn和C降低了Mn含量可以有效稳定奥氏体，并加入一定量的Al可以进一步稳定奥氏体，避免诱导马氏体相变，获得有效的孪晶微观组织，实现了更好的扩孔性和延伸率。同时，加入Cr进一步提高强度。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本发明实施例提供的一种孪晶诱发塑性钢，C：0.5%～0.7%，Alt：1.2%～1.8%，Si：0.2%～0.5%，Mn：15%～22%，Cr：0.15%～0.25%， P≤0.01%，S≤0.01%， N≤0.004%，余量为Fe和微量元素。
Mn是稳定奥氏体稳定元素，不过过量的Mn 会导致冶炼和连铸工序复杂。C也是稳定奥氏体的有效元素。因此，同时加入Mn和C即使降低了Mn含量也可以有效稳定奥氏体，并加入一定量的Al可以进一步稳定奥氏体，避免诱导马氏体相变，获得有效的孪晶微观组织。同时，加入Cr进一步提高强度。
参见图1，本发明实施例提供的一种生产上述孪晶诱发塑性钢的方法，包括以下几个步骤：
将钢水通过冶炼后连铸获得板坯；所述冶炼过程中，转炉炉后加入中碳锰铁或者低碳锰铁调整锰含量，加入磷铁调整磷含量，转炉终点目标温度为1700～1740℃。在出钢过程中，加入渣料，具体是加入渣料白灰200-800kg，预熔渣0-1000kg，萤石0-400kg，出钢前期就开始随钢流加入渣料，出钢量达到1/5前加入所有渣料，出钢下渣量≤80mm，出钢时间≥4分钟。在精炼过程中，依次调整Al、Mn、Cr含量，连铸过程保证保护浇注，预防钢水二次氧化，具体是采用铝粒脱氧后，依次采用硅铁、微碳锰铁或金属锰、磷铁调整Si、Mn、P含量。
将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；所述板坯的加热温度为1220～1280℃；所述精轧的终轧温度为900～930℃；所述热轧板卷取温度为700～750℃。其中，高的加热温度有利于固溶均匀化。采用高温卷取，热轧板组织为相对低的屈服强度显微组织，冷轧变形时轧制力很小，这使得可以减轻轧制负荷量。
将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；所述热轧卷通过冷轧时，冷轧压下率为60%-75%，以利于发展大量孪晶，获得良好力学性能。
将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢。
其中，所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢包括：
将所述冷硬卷首先加热至220℃实现预热获得带钢，其加热速度8℃/s~12℃/s；该过程中，冷变形的奥氏体发生回复。
将所述经过预热的带钢进一步加热到680℃~720℃，其加热速度为1.5℃/s~4℃/s；该过程实现冷轧奥氏体组织的部分再结晶和生长，并且碳化物开始溶解。
将所述经过进一步加热后的带钢在680℃～720℃温度范围内保温60s~100s，使消除部分位错和碳化物溶解。
将所述经过保温后的带钢冷却至620℃~650℃，冷却速度约为8℃/s~12℃/s；
将所述经过冷却后的带钢经吹气快冷却至360℃～390℃；
将所述经吹气快冷却至360℃～390℃的带钢在360℃～390℃温度范围内保温300s-400s后进行过时效处理；将所述经过过时效处理后的带钢进行终冷到室温。
将所述带钢经平整后卷取成成品。
下面通过应用方案说明，具体的，下表1和表2所列化学成分和热处理温度条件下制造的孪晶诱发塑性钢的力学性能结果。
表1
C Mn Al Si S P Cr
0.55% 16% 1.5% 0.3% 0.002% 0.06% 0.2%
表2
热处理条件 Rp0.2, N/mm2 Rm, N/mm2 A50, % λ d
对比实例1 820℃，70s 465 950 52 42 3.8μm
发明实例1 680℃，80s 520 1000 58 61 2.6.μm
发明实例2 700℃，70s 500 995 61 60 2.8μm
发明实例3 720℃，60s 495 985 62.5 63.5 2.97μm
从表2可以看出，相比对比实例1，本发明实例1-3，在部分再结晶加热温度条件下，孪晶诱发塑性试制钢显示出优异的扩孔性和延伸率。本发明提供的一种孪晶诱发塑性钢，利用添加适当含量的Mn、C、Al稳定奥氏体，抑制ε马氏体相变获得具有大量孪晶的显微组织结构，并通过控制热处理再结晶过程中有效晶粒尺寸（3μm以下），使得孪晶诱发塑性钢具有高扩孔性和延伸率。细小晶粒微观组织可以提高奥氏体稳定性，并获得良好的韧性。另外，加入一定量的Cr进一步提高孪晶诱发塑性钢抗拉强度，使其抗拉强度达到980MPa以上。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的冷轧高强孪晶诱发塑性钢及其生产方法，利用添加适当含量的Mn、C、Al，以此稳定奥氏体，抑制ε马氏体相变，获得具有大量孪晶的显微组织结构；并通过控制热处理再结晶过程中的晶粒尺寸，使得孪晶诱发塑性钢具有高扩孔性和延伸率。进一步地，通过加入一定量的Cr，提高孪晶诱发塑性钢的抗拉强度。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将钢水通过冶炼后连铸获得板坯；
将所述板坯加热，并经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，而后卷取成热轧卷；
将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；
将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；
将所述带钢经平整后卷取成成品；
其中，在冶炼过程中，加入中碳锰铁或者低碳锰铁调整锰含量，加入磷铁调整磷含量，转炉终点目标温度为1700℃~1740℃；
按照组分的质量百分比，冷轧高强孪晶诱发塑性钢的组分为：
C：0.5%~0.7%，Si：0.2%~0.5%，Mn：15%~22%，Alt：1.2%~1.8%，Cr：0.15%~0.25%， P≤0.01%，S≤0.01%， N≤0.004%，余量为Fe和微量元素；
同时加入Mn和C即便降低了Mn含量仍可以有效稳定奥氏体，并加入一定量的Al可以进一步稳定奥氏体，避免诱导马氏体相变，获得有效的孪晶微观组织，实现了更好的扩孔性和延伸率；
其中，所述连续退火过程，包括：
将所述冷硬卷首先加热至220℃实现预热获得带钢，其加热速度8℃/s~12℃/s；
将所述经过预热的带钢进一步加热到680℃~720℃，其加热速度为1.5℃/s~4℃/s；
将所述经过进一步加热后的带钢在680℃~720℃温度范围内保温60s~100s；
将所述经过保温后的带钢冷却至620℃~650℃，冷却速度为8℃/s~12℃/s；
将所述经过冷却后的带钢经吹气快冷却至360℃~390℃；
将所述经吹气快冷却至360℃~390℃的带钢在360℃~390℃温度范围内保温300s~400s后进行过时效处理；
将所述经过过时效处理后的带钢进行终冷到室温。
2.如权利要求1所述的生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，其特征在于：在出钢过程中，加入渣料，出钢下渣量小于等于80mm，出钢时间大于等于4分钟。
3.如权利要求2所述的生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，其特征在于：在精炼过程中，依次调整Al、Mn、Cr含量。
4.如权利要求3所述的生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，其特征在于：连铸过程进行保护浇注，预防钢水二次氧化；
所述保护浇注具体包括：
采用铝粒脱氧；
依次采用硅铁、微碳锰铁或者金属锰、磷铁调整Si、Mn、P含量。
5.如权利要求4所述的生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，其特征在于：在所述出钢过程中，加入的渣料包括：白灰200~800kg，预熔渣0~1000kg，萤石0~400kg。
6.如权利要求5所述的生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，其特征在于：
出钢前期就开始随钢流加入渣料，出钢量达到1/5前加入所有渣料。
7.如权利要求6所述的生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，其特征在于：
所述板坯的加热温度为1220℃~1280℃；
所述精轧的终轧温度为900℃~930℃；
所述热轧板卷取温度为700℃~750℃。
8.如权利要求7所述的生产冷轧高强孪晶诱发塑性钢的方法，其特征在于：所述热轧卷通过冷轧时，冷轧压下率为60%~75%。
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