CN105925912A - 抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢及其制备方法 - Google Patents

抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强度钢及其制备方法，具体涉及一种抗拉强度780MPa级含钒双相钢及其制备方法。本发明抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.09～0.14％，Si：0.10～0.60％，Mn：1.30～1.80％，Cr：0.10～0.60％，Al：0.01～0.06％，V：0.02～0.07％，P≤0.02％，S≤0.015％，N≤0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。本发明抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，生产成本低，焊接性能优良，力学性能优异：其屈服强度为430～480MPa，抗拉强度为805～840MPa，伸长率为15～18％。

Description

抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度钢及其制备方法，具体涉及一种抗拉强度780MPa级含钒双相钢及其制备方法。
背景技术
随着汽车轻量化技术的发展，汽车用钢朝着高强钢方向发展已成为必然趋势。双相钢具有低屈服强度、高抗拉强度和优良塑性等特点，成为汽车用首选高强钢，其用量预计在汽车用先进高强钢中将超过70％。随着国内汽车板产能的不断释放，高强钢市场的竞争也越来越激烈，低成本高性能的双相钢已经成为各企业追求的目标，受到极大关注。
专利(CN 104328348A)公开了一种800MPa冷轧双相钢的生产方法，其化学成分百分比为：C：0.14～0.17％，Si：0.45～0.55％，Mn：1.60～1.80％，Cr：0.55～0.65％，Al：0.02～0.05％，P≤0.016％，S≤0.008％，N≤0.004％，余量为Fe及不可避免杂质；通过830～870℃终轧、610～680℃卷取、780～830℃保温、290～330℃过时效处理，得到了抗拉强度大于800MPa的冷轧双相钢。尽管通过其化学成分和生产方法制备的双相钢成本较低、同时具有优良的力学性能。然而，C、Si、Mn和Cr含量较高，必然使其焊接性能降低；同时C含量增加使得屈服强度较高，影响双相钢的成形性能。
专利(CN 104357740A)公开了一种高强度低碳高硅锰钼铌系冷轧双相钢生产方法，其优选化学成分百分比为：C：0.073～0.092％，Si：1.51～1.80％，Mn：1.80～2.40％，Mo：0.05～0.10％，Nb：0.03～0.05％，P≤0.01％，S≤0.005％，N≤0.01％，余量为Fe及不可避免杂质；通过800～900℃终轧、560～640℃卷取、800～850℃保温、650～680℃缓冷、260～290℃过时效处理获得了抗拉强度为800～865MPa的冷轧双相钢。该方法制备的冷轧双相钢具有优良的力学性能和焊接性能，然而添加微量Mo、Nb使得生产成本明显增加，同时增加了热轧难度(Mo、Nb抑制奥氏体再结晶，双相钢变形抗力显著提高)。
专利(CN 102212745A)公开了一种高塑性780MPa级冷轧双相钢及制备方法，其化学成分百分比为：C：0.06～0.08％，Si：1.00～1.30％，Mn：2.10～2.30％，Al：0.02～0.07％，P≤0.010％，S≤0.010％，N≤0.005％，余量为Fe及不可避免杂质；通过860～920℃终轧、640～700℃卷取、810～830℃保温、640～660℃缓冷、250～250℃过时效处理的方法获得了抗拉强度大于780MPa的冷轧双相钢。该发明生产成本较低，同时制备的冷轧双相钢具有优良的力学性能；然而，由于Si含量较高，使得表面质量明显降低(表面形成的SiO2等氧化物很难通过高压水除去)。
综上所述，现有发明主要单方面考虑了双相钢的生产成本和力学性能等，没有综合考虑生产成本、成形性能和焊接性能等因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是成本低，力学性能、成型性能和焊接性能优良的抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢。
本发明抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.09～0.14％，Si：0.10～0.60％，Mn：1.30～1.80％，Cr：0.10～0.60％，Al：0.01～0.06％，V：0.02～0.07％，P≤0.02％，S≤0.015％，N≤0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.10～0.13％，Si：0.30～0.50％，Mn：1.50～1.80％，Cr：0.20～0.40％，Al：0.02～0.05％，V：0.04～0.07％，P≤0.012％，S≤0.005％，N≤0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，其屈服强度为430～480MPa，抗拉强度为805～840MPa，伸长率为15～18％。
本发明还提供一种抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法。
上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，包括以下步骤：
a、冶炼工艺：根据上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的重量百分比成分进行冶炼，并在转炉中控制其钒含量，铸造成板坯，得到铸坯；
b、热轧工艺：将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后得到热轧卷；其中精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为850～950℃，卷取温度为600～700℃；
c、酸轧工艺：将热轧卷经过酸轧，得到薄带钢；其中，压下率为45～65％；
d、冷轧退火工艺：将薄带钢经过冷轧退火后，得到冷轧双相钢；其中，退火温度为800～840℃，从退火温度缓慢冷却至快冷开始温度650～700℃，其缓冷速率CR1为1～5℃/s，随即快速冷却至过时效温度250～350℃，其快冷速率CR2为10～50℃/s，最后冷却至室温。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其中b步骤中精轧开轧温度为1050～1070℃。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其中c步骤中压下率为57～60％。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其中d步骤中退火温度为820～830℃，快冷开始温度690～700℃，过时效温度为260～280℃，快冷速率为25～30℃/s。
与现有发明相比，本发明具有如下有益效果：
(1)低生产成本：以微量V、Cr以替代部分价格昂贵的Nb、Mo，而且直接利用铁水中残余的V，使生产成本明显降低；
(2)优良焊接性能：C、Si、Mn含量较低，使焊接性能得到明显改善；
(3)优异力学性能：屈服强度为430～480MPa，抗拉强度为805～840MPa，伸长率为15～18％。
附图说明
图1为本发明冷轧双相钢的退火工艺示意图；
图2为本发明冷轧双相钢的微观组织形貌图。
具体实施方式
本发明抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.09～0.14％，Si：0.10～0.60％，Mn：1.30～1.80％，Cr：0.10～0.60％，Al：0.01～0.06％，V：0.02～0.07％，P≤0.02％，S≤0.015％，N≤0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.10～0.13％，Si：0.30～0.50％，Mn：1.50～1.80％，Cr：0.20～0.40％，Al：0.02～0.05％，V：0.04～0.07％，P≤0.012％，S≤0.005％，N≤0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质。
碳：C作为双相钢最重要的组分之一，决定了钢板的强度、塑性和成形性能。C是钢铁材料中固溶强化效果最明显的元素，钢中固溶C含量增加0.1％，其强度可提高约450MPa。C含量过低时，奥氏体的稳定性和马氏体淬硬性下降，导致强度偏低，双相钢中一般不低于0.02％；C含量过高时，双相钢的塑性和焊接性能下降，双相钢中一般不高于0.15％。因此，本发明C含量为0.09～0.14％，优选为0.10～0.13％。
硅：Si能固溶于铁素体和奥氏体中提高钢的强度，其作用仅次于C、P，较Mn、Cr、Ti和Ni等元素强；Si还可以抑制铁素体中碳化物的析出，使固溶C原子充分向奥氏体中富集，从而提高其稳定性。然而，Si含量过高时，Si在加热炉中形成的表面氧化铁皮很难去除，增加了除磷难度；同时在退火过程中易向表面富集形成SiO2，从而导致漏镀等表面缺陷。因此，本发明Si含量为0.10～0.60％，优选为0.30～0.50％。
锰：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，也是钢中常用的固溶强化元素，双相钢中一般不低于1.20％。Mn既可与C结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用，也可溶于基体中增强固溶强化效果。Mn易与S结合形成高熔点化合物MnS，从而消除或削弱由于FeS引起的热脆现象，改善钢的热加工性能。Mn可以提高奥氏体稳定性，使C曲线右移，从而显著降低马氏体的临界冷却速率。但Mn含量过高时，易在退火过程中向表面富集，形成大量锰化物，从而导致表面镀锌质量下降。因此，在本发明中Mn含量为1.30～1.80％，优选为1.50～1.80％。
铬：Cr可以显著延迟珠光体和贝氏体转变，从而使奥氏体充分转变为马氏体组织。由于Cr较Mo具有明显的成本优势，所以大量添加于冷轧双相钢中。因此，在本发明中，Cr含量为0.10～0.60％，优选为0.20～0.40％。
钒：V在双相钢中主要以VC形式存在，具有显著晶粒细化和弥散沉淀强化的作用。在冷轧退火加热过程中，未溶解VC颗粒可以钉扎铁素体晶界，从而起到细化晶粒的作用；退火温度增加至两相区时，VC溶解温度较低，故充分溶解于基体中，同时固溶C原子向奥氏体中富集以提高其稳定性；在退火过程中，铁素体中的VC将重新析出，从而生产明显的沉淀强化。因此，在本发明中，V含量为0.02～0.07％，优选为0.04～0.07％。
铝：Al是钢中常见的脱氧剂，同时可以形成AlN钉扎晶界，从而起到细化晶粒的作用；另外，Al与Si作用相似，可以抑制碳化物析出，从而使奥氏体充分富碳。因此，本发明中Al含量为0.01～0.06％，优选为0.02～0.05％。
上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，其屈服强度为430～480MPa，抗拉强度为805～840MPa，伸长率为15～18％。
本发明还提供一种抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法。
上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，包括以下步骤：
a、冶炼工艺：根据上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的重量百分比成分进行冶炼，并在转炉中控制其钒含量(是通过控制原有铁水中钒含量，而不是额外添加钒铁合金)，铸造成板坯，得到铸坯；
b、热轧工艺：将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后得到热轧卷；其中精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为850～950℃，卷取温度为600～700℃；
c、酸轧工艺：将热轧卷经过酸轧(即酸洗+冷轧工艺)，得到薄带钢；其中，压下率为45～65％；
d、冷轧退火工艺：将薄带钢经过冷轧退火后，得到冷轧双相钢；其中，退火温度为800～840℃，从退火温度缓慢冷却至快冷开始温度650～700℃，其缓冷速率CR1为1～5℃/s，随即快速冷却至过时效温度250～350℃，其快冷速率CR2为10～50℃/s，最后冷却至室温。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其中b步骤中精轧开轧温度为1050～1070℃。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其中c步骤中压下率为57～60％。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其中d步骤中退火温度为820～830℃，快冷开始温度690～700℃，过时效温度为260～280℃，快冷速率为25～30℃/s。
本发明以V、Cr来替代部分Mn、Mo以提高双相钢淬透性，同时以VC形式析出起到沉淀强化的效果，并明显降低生产成本。本发明制备的双相钢成形性能和焊接性能优良，成本优势明显，具有显著的经济效益和社会效益。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本发明提供的780MPa级含钒冷轧双相钢制备方法，具有工艺如下：
(1)经过冶炼工艺，制备了如下表1所示化学成分的双相钢板坯：
表1双相钢化学成分(wt.％)
编号 C Si Mn P S Als Cr V N
DP1 0.11 0.52 1.70 0.012 0.008 0.040 0.35 0.06 0.004
DP2 0.12 0.40 1.60 0.012 0.006 0.030 0.40 0.05 0.005
(2)将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷，其中精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为850～950℃，卷取温度为600～700℃；具体热轧工艺参数如下表2所示：
表2热轧主要工艺参数
编号 加热温度/℃ 精轧温度/℃ 终轧温度/℃ 卷取温度/℃ 热轧厚度/mm
DP1 1240 1070 850～900 600～650 3.5
DP2 1240 1050 900～950 650～700 2.8
(3)将热轧卷酸洗后，成薄带钢，其中DP1和DP2的压下率分别为57.1％和60.0％。
(4)将薄带钢经冷轧退火工艺(如图1所示)处理后制成所需产品，其中退火温度为800～840℃，从退火温度缓慢冷却至快冷开始温度650～700℃，其缓冷速率为CR1为1～5℃/s，随即快速冷却至过时效温度250～350℃，其快冷速率CR2为10～50℃/s，最后冷却至室温。具体冷轧退火工艺参数如表3所示：
表3冷轧退火主要工艺参数
编号 退火温度/℃ 缓冷温度/℃ 过时效温度/℃ 快冷速率/℃/s
DP1 820 700 280 25
DP2 830 690 260 30
经上述工艺制备的冷轧双相钢其微观组织如图2所示，其力学性能如下表4所示：
表4冷轧双相钢力学性能
编号 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 伸长率A80/％ 屈强比 Ceq
DP1 453 822 17.7 0.55 0.47
DP2 472 836 16.2 0.56 0.48
CN104328348A 498 824 16.0 0.60 0.54
CN104357740A 480 825 19.0 0.58 0.50
CN102212745A 468 806 21.0 0.58 0.44
注：Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15
结果表明，本发明制备的冷轧双相钢微观组织由铁素体和马氏体组成，其抗拉强度达到800MPa。双相钢碳含量和微合金元素含量较低，同时利用铁水中残余V，所以具有明显的成本优势，具有优良的成形性能和焊接性能。

Claims (7)

1.抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，其特征在于：由以下重量百分比成分组成：C：0.09～0.14％，Si：0.10～0.60％，Mn：1.30～1.80％，Cr：0.10～0.60％，Al：0.01～0.06％，V：0.02～0.07％，P≤0.02％，S≤0.015％，N≤0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，其特征在于：由以下重量百分比成分组成：C：0.10～0.13％，Si：0.30～0.50％，Mn：1.50～1.80％，Cr：0.20～0.40％，Al：0.02～0.05％，V：0.04～0.07％，P≤0.012％，S≤0.005％，N≤0.0050％，余量为Fe及不可避免杂质。
3.根据权利要求1或2所述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢，其特征在于：其屈服强度为430～480MPa，抗拉强度为805～840MPa，伸长率为15～18％。
4.权利要求1～3任一项所述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a、冶炼工艺：根据权利要求1或2所述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的重量百分比成分进行冶炼，并在转炉中控制其钒含量，铸造成板坯，得到铸坯；
b、热轧工艺：将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后得到热轧卷；其中精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为850～950℃，卷取温度为600～700℃；
c、酸轧工艺：将热轧卷经过酸轧，得到薄带钢；其中，压下率为45～65％；
d、冷轧退火工艺：将薄带钢经过冷轧退火后，得到冷轧双相钢；其中，退火温度为800～840℃，从退火温度缓慢冷却至快冷开始温度650～700℃，其缓冷速率CR1为1～5℃/s，随即快速冷却至过时效温度250～350℃，其快冷速率CR2为10～50℃/s，最后冷却至室温。
5.根据权利要求4所述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：b步骤中精轧开轧温度为1050～1070℃。
6.根据权利要求4所述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：c步骤中压下率为57～60％。
7.根据权利要求4所述抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：d步骤中退火温度为820～830℃，快冷开始温度690～700℃，过时效温度为260～280℃，快冷速率为25～30℃/s。
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