CN106011643B - 一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高强度钢技术领域，具体涉及一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢及其制备方法。本发明一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.06～0.10％，Si：0.26～0.60％，Mn：1.20～1.60％，Cr：0.10～0.45％，Al：0.02～0.06％，P≤0.020％，S≤0.015％，N≤0.006％，余量为Fe及不可避免杂质。本发明冷轧双相钢生产成本低，成形性能优良，其屈服强度和屈强比低；另外，C、Mn含量降低，同时以微量Cr替代Mn，以保证钢具有良好的淬透性，碳当量较低，焊接性能和成型性能较好。

Description

一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢及其制备方法
技术领域
本发明属于高强度钢技术领域，具体涉及一种抗拉强度590MPa级冷轧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 102747275A)公开了高应变强化性能冷轧双相钢及其生产方法，其化学成分百分比为：C：0.10～0.15％，Mn：1.0～2.0％，Al：1.0～2.0％，Mo：0.1～0.2％，余量为Fe及不可避免杂质；通过800～840℃终轧、600-650℃卷取、810～850℃保温、260～280℃过时效处理，得到了抗拉强度大于600MPa的冷轧双相钢。尽管通过其化学成分和生产方法制备的冷轧双相钢具有优良的力学性能，但屈服强度较高，影响材料的成形性能。由于需要添加大量Al、Mo，不仅使得生产成本明显增加，连铸和轧制难度提高。另外，C、Mn含量增加使得冷轧双相钢焊接性能下降，最终必然影响双相钢在汽车上的广泛应用。
专利(CN 102758131A)公开了一种600MPa级冷轧双相钢板的生产方法，其化学成分百分比为：C：0.06～0.09％，Si：0.40～0.60％，Mn：1.65～1.75％，Al：0.025～0.060％，P≤0.010％，S≤0.015％，N≤0.004％，余量为Fe及不可避免杂质；通过820～880℃终轧、620～680℃卷取、800～840℃保温、650～700℃缓冷、200～300℃过时效处理，得到了抗拉强度大于600MPa的冷轧双相钢。通过该方法生产的冷轧双相钢生产成本较低，抗拉强度能够达到600MPa。然而，该双相钢屈服强度较高，严重影响其成形性能；同时Si、Mn含量较高，使其焊接性能下降。
专利(CN 103952523A)公开了一种马氏体铁素体双相钢冷轧板带的连续退火方法，其化学成分百分比为：C：0.06～0.09％，Si：0.18～0.49％，Mn：1.65～1.90％，Cr：0.15～0.18％，Als：0.03～0.05％，P≤0.02％，S≤0.004％，余量为Fe及不可避免杂质；通过760～840℃保温、660～700℃缓冷、60～100℃/s快冷至250～270℃、30～100℃/s二次加热至310～380℃过时效处理的方法获得了抗拉强度为695-710MPa冷轧双相钢。该方法生产的冷轧双相钢具有优良的综合力学性能和成形性能，然而连续退火工艺复杂，需要快速冷却和快速加热，对装备要求较高；同时微合金元素添加较多，使得生产成本增加。
专利(CN 101857942A)公开了一种抗拉强度590MPa级的热轧钢板及其生产方法。所述热轧钢板，由如下重量百分比的组分组成：C 0.05～0.10％、Si 0.10～0.25％、Mn1.10～1.50％、P 0.03～0.08％、S≤0.008％、Cr 0.50～0.80％、Als 0.015～0.065％，余量为铁及不可避免的杂质。虽然该专利中的抗拉强度达到590MPa级，但是其屈服强度较高，屈强比＞0.60，成型性能不好；而且其轧制工艺采用热轧的方式，成本更高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种屈服强度和碳当量低、抗拉强度高、生产成本低和表面质量良好的冷轧双相钢。
一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.06～0.10％，Si：0.26～0.60％，Mn：1.20～1.60％，Cr：0.10～0.45％，Al：0.02～0.06％，P≤0.020％，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，上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.07～0.09％，Si：0.30～0.40％，Mn：1.30～1.5％，Cr：0.2～0.4％，Al：0.03～0.05％，P≤0.011％，S：0.005～0.006％，N：0.004～0.005％，余量为Fe及不可避免杂质。
上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢，其屈服强度为290～330MPa，抗拉强度为600～650MPa，伸长率A80为23～27％，屈强比为≤0.50。
本发明还提供一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法。
上述一种抗拉强度590MPa级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590MPa级冷轧双相钢的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯，得到铸坯；
b、热轧工艺：将铸坯经过加热、除磷、粗轧、精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、酸扎工艺：将热轧卷经过酸洗后冷轧，得到冷轧薄带钢；其中，冷轧压下率为50～70％；
d、连续退火工艺：将冷轧薄带钢经过连续退火后，得到冷轧双相钢；其中，退火温度为780～820℃，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，上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法，其中b步骤中精轧开轧温度为1050～1080℃。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法，其中c步骤中冷轧压下率为57～63％。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法，其中d步骤中退火温度为800～810℃，快冷开始温度650～680℃，过时效温度270～300℃，其快冷速率CR2为25～35℃/s。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)低生产成本：未添加昂贵的Mo，同时Mn含量较低；
(2)优良成形性能：屈服强度290～330MPa，屈强比≤0.50，其值比较低；
(3)良好焊接性能：C、Mn含量降低，同时以微量Cr替代Mn，以保证钢具有良好的淬透性，碳当量较低，焊接性能较好。
附图说明
图1为本发明冷轧双相钢的连续退火工艺示意图；
图2为本发明冷轧双相钢的微观组织形貌图(F：铁素体；M：马氏体)。
具体实施方式
一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.06～0.10％，Si：0.26～0.60％，Mn：1.20～1.60％，Cr：0.10～0.45％，Al：0.02～0.06％，P≤0.020％，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，上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢，由以下重量百分比成分组成：C：0.07～0.09％，Si：0.30～0.40％，Mn：1.30～1.5％，Cr：0.2～0.4％，Al：0.03～0.05％，P≤0.011％，S：0.005～0.006％，N：0.004～0.005％，余量为Fe及不可避免杂质。
本发明合金成分设计原理如下：
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0.20％。因此，本发明C含量为0.06～0.10％，优选为0.07～0.09％。
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。因此，本发明Si含量为0.26～0.60％，优选为0.30～0.40％。
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。因此，在本发明中Mn含量为1.20～1.60％，优选为1.30～1.50％。
铬：Cr可以显著延迟珠光体和贝氏体转变，使奥氏体充分转变为马氏体组织，从而获得较高的抗拉强度。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0.10～0.45％，优选为0.20～0.40％。
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0.02～0.06％，优选为0.03～0.05％。
上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢，其屈服强度为290～330MPa，抗拉强度为600～650MPa，伸长率A80为23～27％，屈强比为≤0.50。
本发明还提供一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法。
上述一种抗拉强度590MPa级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590MPa级冷轧双相钢的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯，得到铸坯；
b、热轧工艺：将铸坯经过加热、除磷、粗轧、精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、酸扎工艺：将热轧卷经过酸洗后冷轧，得到冷轧薄带钢；其中，冷轧压下率为50～70％；
d、连续退火工艺：将冷轧薄带钢经过连续退火后，得到冷轧双相钢；其中，退火温度为780～820℃，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，上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法，其中b步骤中精轧开轧温度为1050～1080℃。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法，其中c步骤中冷轧压下率为57～63％。
进一步的，作为更优选的技术方案，上述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法，其中d步骤中退火温度为800～810℃，快冷开始温度650～680℃，过时效温度270～300℃，其快冷速率CR2为25～35℃/s。
本发明以微量Cr来替代部分Mn以延迟珠光体和贝氏体转变，同时提高冷轧双相钢淬透性；Cr的固溶强化和析出强化作用较Mn弱，所以冷轧双相钢具有低屈服强度；另外Mn含量降低，使得冷轧双相钢的焊接性能明显提高。本发明制备的冷轧双相钢成形性能和焊接性能优良，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590MPa级低屈服强度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 N
DP1 0.08 0.40 1.40 0.011 0.006 0.040 0.29 0.004
DP2 0.09 0.30 1.45 0.011 0.005 0.035 0.32 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双相钢热轧主要工艺参数
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 1050 850～900 600～650 4.2
DP2 1240 1080 900～950 650～700 3.2
(3)将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢，其中DP1和DP2的冷轧压下率分别为57.1％和62.5％。
(4)将冷轧薄带钢经连续退火工艺处理后制成所需产品，其中退火温度为780～820℃，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。具体连续退火工艺参数如表3所示：
表3连续退火主要工艺参数
编号 退火温度/℃ 缓冷结束温度/℃ 过时效温度/℃ 快冷速率/℃/s
DP1 800 680 300 25
DP2 810 650 270 35
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本发明冷轧双相钢力学性能与现有技术相比
注：Ceq＝C+Si/20+Mn/30+2P+4S
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，其屈服强度(290～330MPa)和屈强比(≤0.50)较低，抗拉强度(600-650MPa)和伸长率(23.0～27.0％)较高。冷轧双相钢C、Mn含量较低，所以具有优良的成形性能和焊接性能。

Claims (4)

1.一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢，其特征在于：由以下重量百分比成分组成：C：0.07～0.09％，Si：0.30～0.40％，Mn：1.30～1.45％，Cr：0.2～0.4％，Al：0.03～0.05％，P≤0.011％，S：0.005～0.006％，N：0.004～0.005％，余量为Fe及不可避免杂质；
所述抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法包括以下步骤：
a、冶炼工艺：根据如上所述冷轧双相钢的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯，得到铸坯；
b、热轧工艺：将铸坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后得到热轧卷；其中精轧开轧温度为1050～1080℃，终轧温度为850～950℃，卷取温度为600～700℃；
c、酸轧工艺：将热轧卷经过酸洗后冷轧，得到冷轧薄带钢；其中，冷轧压下率为50～70％；
d、连续退火工艺：将冷轧薄带钢经过连续退火后，得到冷轧双相钢；其中，退火温度为780～820℃，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；
所述抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的屈服强度为290～330MPa，抗拉强度为600～650MPa，伸长率A80为23～27％，屈强比为≤0.50。
2.权利要求1所述一种抗拉强度590MPa级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所述冷轧双相钢的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯，得到铸坯；
b、热轧工艺：将铸坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后得到热轧卷；其中精轧开轧温度为1050～1080℃，终轧温度为850～950℃，卷取温度为600～700℃；
c、酸轧工艺：将热轧卷经过酸洗后冷轧，得到冷轧薄带钢；其中，冷轧压下率为50～70％；
d、连续退火工艺：将冷轧薄带钢经过连续退火后，得到冷轧双相钢；其中，退火温度为780～820℃，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。
3.根据权利要求2所述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：c步骤中冷轧压下率为57～63％。
4.根据权利要求2所述一种抗拉强度590MPa级冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：d步骤中退火温度为800～810℃，快冷开始温度650～680℃，过时效温度270～300℃，其快冷速率CR2为25～35℃/s。
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