CN107058866B - 铁素体马氏体冷轧双相钢及其制备方法 - Google Patents

铁素体马氏体冷轧双相钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铁素体马氏体冷轧双相钢及其制备方法。所述冷轧双相钢的化学成分按重量百分比组成为：C：0.02‑0.12％；Si：0.04‑0.20％；Mn：2.00％～2.80％；Cr：0.70％～1.30％；Al：0.02‑0.08％；N≤0.006％；Nb：0.04‑0.12；Ti：0.02‑0.12％；P：≤0.020％；S：≤0.015％；其余为Fe和不可避免的杂质。本发明采用低碳低硅设计思路，提高钢的成形性，改善钢板表面质量；并且，由于减少硅含量降低了钢材的强度，其它元素及工艺必然相应改变。因此本发明是生产980MPa级冷轧双相钢化学成分与生产工艺的最佳组合。

Description

铁素体马氏体冷轧双相钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼领域，特别涉及一种铁素体马氏体冷轧双相钢及其制备方法。
背景技术
双相钢具有强度高、屈强比低的特性，因此广泛应用于汽车上，由于DP980钢的强度高符合汽车轻量化的要求，因此该钢种在汽车上的应用越来越广泛。
据北京科技大学康永林等人申请的专利“l000MPa级Ti微合金化超细晶冷轧双相钢及其制备工艺(专利申请号为201010034472.0)”报道，其钢材中Si含量的设计含量为：0.20-0.80％，其硅含量设计较高，不利于提高冷轧板的表面质量。
据安赛乐米塔尔研究与发展有限责任公司的A.穆兰等热申请的专利“非常高强度的冷轧双相钢片材的制造方法和这样生产的片材(专利申请号为200980118384.4)”介绍，其钢材设计中含有Mo这样的贵重合金，不利于降低产品的成本。
据鞍钢股份有限公司的刘仁东等人申请的专利“高弯曲型98OMPa级冷轧双相钢及其制备工艺(专利申请号为201llO160063.X)”报道，其钢材中Si含量的设计含量为：0.20-0.80％，硅含量设计含量偏高。硅含量高时，钢板在加热炉内形成的表面氧化铁皮较难去除，不利于钢板的表面质量。
据攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司的郑之旺等人申请的专利“一种98OMPa级含钒超细晶粒冷轧双相钢及其制备方法(专利申请号为201610169781.6)”介绍，其钢中Si含量为：0.30-1.00％，Cr含量为：0.20-0.80％，Cr含量低不利于双相钢强度的提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种铁素体马氏体冷轧双相钢及其制备方法。
本发明提供一种铁素体马氏体冷轧双相钢，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.02-0.12％；Si：0.04-0.20％；Mn：2.00％～2.80％；Cr：0.70％～1.30％；Al：0.02-0.08％；N≤0.006％；Nb：0.04-0.12；Ti：0.02-0.12％；P：≤0.020％；S：≤0.015％；其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，所述冷轧双相钢的化学成分中，C的重量百分比为0.04-0.11％。
进一步地，所述冷轧双相钢的化学成分中，Si的重量百分比0.06-0.18％。
进一步地，所述冷轧双相钢的化学成分中，Mn的重量百分比2.10-2.70％。
进一步地，所述冷轧双相钢的化学成分中，Cr的重量百分比为0.80-1.20％。
进一步地，所述冷轧双相钢的化学成分中，Al的重量百分比为0.02-0.05％。
进一步地，所述冷轧双相钢的化学成分中，Nb的重量百分比为0.05-0.08％，Ti的重量百分比为0.03-0.08％。
进一步地，所述冷轧双相钢的抗拉强度≥980MPa，屈强比≤0.6，延伸率A80≥10％。
本发明还提供一种上述的铁素体马氏体冷轧双相钢的制备方法，其包括如下步骤：
1)、冶炼和铸造
按权利要求1-8任一项化学成分进行冶炼、精炼、铸造成铸坯或钢锭；
2)、热轧工艺
将步骤1)得到的铸坯或钢锭经过加热、热轧、冷却及卷取后，得到热轧卷；加热温度为：1180-1280℃，终轧温度为：880-930℃，热轧后钢板的冷却速度为：20-50℃/S，热轧厚度为2-6mm，卷取温度为450-650℃；
3)、冷轧工艺
将步骤3)中得到的热轧卷经过酸洗后冷轧成为冷轧版，冷轧压下率为：50-70％；
4)、退火工艺
冷轧板的退火保温温度为：770-840℃；缓冷速度C1为：2-5℃/S，快冷开始温度为：670-720℃，快冷速度C2为：15-40℃/S，由快冷冷却到过时效温度170-340℃，最后冷却到室温。
进一步地，步骤2)中热轧后钢板的冷却速度为：20-35℃/S。
本发明的有益效果如下：
(1)采用低碳低硅设计思路，提高钢的成形性，改善钢板表面质量；
(2)由于减少硅含量降低了钢材的强度，其它元素及工艺必然相应改变。因此本发明是生产980MPa级冷轧双相钢化学成分与生产工艺的最佳组合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明提供的铁素体马氏体冷轧双相钢及其制备方法中轧制工艺示意图；
图2为本发明提供的铁素体马氏体冷轧双相钢及其制备方法中退火工艺示意。
具体实施方式
本发明公开了一种铁素体马氏体冷轧双相钢及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供一种铁素体马氏体冷轧双相钢，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.02-0.12％；Si：0.04-0.20％；Mn：2.00％～2.80％；Cr：0.70％～1.30％；Al：0.02-0.08％；N≤0.006％；Nb：0.04-0.12；Ti：0.02-0.12％；P：≤0.020％；S：≤0.015％；其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的合金设计方案根据如下：
C：碳是钢中的基本元素之一。碳含量较低，有利于提高产品的成形性能及焊接性能。碳含量过低，马氏体的淬硬性下降。双相钢中碳含量一般不低于0.02％。因此，选择碳含量为0.02-0.12％，优选的，碳含量为0.04-0.11％。
Si:硅元素能提高铁素体和奥氏体的强度，但其含量高在加热炉中形成的表面氧化铁皮较难去除，从而影响冷轧双相钢的表面质量，因此将钢中的硅含量控制在：0.04-0.20％，优选的，硅含量为0.06-0.18％。
Mn:锰是固溶强化元素，锰可以提高奥氏体的稳定性，显著降低马氏体的临界冷却速度。双相钢中锰含量一般不低于1.20％，过低的锰钢中Mn/S比低，给钢的连铸生产带来质量隐患。因此，锰含量可控制在2.00％～2.80％，优选的，锰含量为2.10-2.70％。
Cr：铬有利于奥氏体充分转变为马氏体，从而获得较高的抗拉强度。但铬元素太高会降低钢材的焊接性能，因此将铬元素控制在0.70-1.30％，优选的，铬含量为0.80-1.20％。
Ti:钛元素溶于钢中可提高钢的强度与韧性，特别是可以固氮，消除钢中氮元素的危害，但过高会提高钢材的成本，因此将钛元素控制在：0.02％～0.12％，优选的，钛含量为0.03-0.08％。
Al:铝是强脱氧剂，铝含量越高，则钢中氧含量越低，钢材的质量越好，但铝含量过高增加钢材的成本。因此将铝元素控制在0.02-0.08％，优选的，铝元素为0.02-0.05％。
Nb：固溶在钢中的铌在轧钢过程中，通过铌的碳氮化物钉扎在奥氏体晶界，细化奥氏体晶粒。从而有利于细晶粒钢生产。因此将钢中铌含量控制在0.04-0.12％，优选的，铌含量为0.05-0.08％。
P：钢中磷为有害元素，越低越好，但考虑到钢中磷含量过低，制造成本增加，因此要求P含量≤0.020％。
S：钢中硫为有害元素，越低越好，但考虑到钢中硫含量过低，制造成本增加，因此要求S含量≤0.015％。
N：钢中氮一般为有害元素，越低越好，但考虑到钢中氮含量过低，制造成本增加，因此要求N含量≤0.006％。
进一步，上述化学成分的钢种，经冶炼、铸造、热轧、冷轧及退火后，得到的DP980铁素体马氏体冷轧双相钢抗拉强度≥980MPa，屈强比≤0.6，延伸率A80≥10％，各项指标均完全满足市场及用户对DP980钢的要求。
本发明提供的述铁素体马氏体冷轧双相钢的优点在于：属于低碳、低硅设计钢种，既满足了用户所需要的强度，又由于硅含量低改善了双相钢的表面质量，而且未加入Ni、Mo等贵金属，具有突出的优点；而且板坯热轧后采用超快冷技术。
请结合图1和图2，本发明还提供一种上述铁素体马氏体冷轧双相钢的制备方法，其包括如下步骤：
1)、冶炼和铸造
按上述化学成分进行冶炼、精炼、铸造成铸坯或钢锭；
2)、热轧工艺
将步骤1)得到的铸坯或钢锭经过加热、热轧、冷却及卷取后，得到热轧卷；加热温度为：1180-1280℃，终轧温度为：880-930℃，热轧后钢板的冷却速度为：20-50℃/S，热轧厚度为2-6mm，卷取温度为450-650℃；
3)、冷轧工艺
将步骤3)中得到的热轧卷经过酸洗后冷轧成为冷轧版，冷轧压下率为：50-70％；
4)、退火工艺
冷轧板的退火保温温度为：770-840℃；缓冷速度C1为：2-5℃/S，快冷开始温度为：670-720℃，快冷速度C2为：15-40℃/S，由快冷冷却到过时效温度170-340℃，最后冷却到室温。
优选地，步骤2)中热轧后钢板的冷却速度为：20-35℃/S。
本发明的有益效果如下：
(1)采用低碳低硅设计思路，提高钢的成形性，改善钢板表面质量；
(2)由于减少硅含量降低了钢材的强度，其它元素及工艺必然相应改变。因此本发明是生产980MPa级冷轧双相钢化学成分与生产工艺的最佳组合。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
本实施例DP980双相钢，(1)其成分由以下重量百分比组成：C:0.05％，Si:0.08％，Mn:2.31％，Cr:0.76％，Al:0.06％，N:0.0036％，Nb:0.08％，Ti:0.07％，P:0.016％，S:0.013％，其余为铁和不可避免的杂质元素；成品厚度为0.8mm，(2)冶炼及热轧生产过程为：转炉冶炼一炉外精炼一连铸板坯一加热一热轧—冷却—卷取得到热轧卷。加热温度为：1210℃，终轧温度为：890℃，热轧后钢板的冷却速度为：25℃/S，热轧厚度为2.5mm，卷取温度为550℃；(3)冷轧压下率为68％；(4)退火工艺为：冷轧板的退火保温温度为：790℃；缓冷速度C1为：3℃/S，快冷开始温度为：690℃，快冷速度C2为：21℃/S，由快冷冷却到过时效温度290℃，最后冷却到室温。
实施例2
本实施例DP980双相钢，(1)其成分由以下重量百分比组成：C:0.08％，Si:0.13％，Mn:2.43％，Cr:0.81％，Al:0.07％，N:0.0043％，Nb:0.09％，Ti:0.05％，P:0.015％，S:0.011％，其余为铁和不可避免的杂质元素；成品厚度为0.8mm，(2)冶炼及热轧生产过程为：转炉冶炼一炉外精炼一连铸板坯一加热一热轧—冷却—卷取得到热轧卷。加热温度为：1230℃，终轧温度为：900℃，热轧后钢板的冷却速度为：28℃/S，热轧厚度为2.5mm，卷取温度为580℃；(3)冷轧压下率为68％；(4)退火工艺为：冷轧板的退火保温温度为：800℃；缓冷速度C1为：4℃/S，快冷开始温度为：700℃，快冷速度C2为：23℃/S，由快冷冷却到过时效温度300℃，最后冷却到室温。
实施例3
本实施例DP980双相钢，(1)其成分由以下重量百分比组成：C:0.07％，Si:0.10％，Mn:2.15％，Cr:0.81％，Al:0.05％，N:0.0055％，Nb:0.09％，Ti:0.08％，P:0.018％，S:0.009％，其余为铁和不可避免的杂质元素；成品厚度为1mm，(2)冶炼及热轧生产过程为：转炉冶炼一炉外精炼一连铸板坯一加热一热轧—冷却—卷取得到热轧卷。加热温度为：1230℃，终轧温度为：920℃，热轧后钢板的冷却速度为：30℃/S，热轧厚度为2.5mm，卷取温度为590℃；(3)冷轧压下率为60％；(4)退火工艺为：冷轧板的退火保温温度为：830℃；缓冷速度C1为：2℃/S，快冷开始温度为：710℃，快冷速度C2为：30℃/S，由快冷冷却到过时效温度330℃，最后冷却到室温。
实施例4
本实施例DP980双相钢，(1)其成分由以下重量百分比组成：C:0.06％，Si:0.17％，Mn:2.55％，Cr:0.87％，Al:0.07％，N:0.0051％，Nb:0.10％，Ti:0.09％，P:0.017％，S:0.007％，其余为铁和不可避免的杂质元素；成品厚度为1mm，(2)冶炼及热轧生产过程为：转炉冶炼一炉外精炼一连铸板坯一加热一热轧—冷却—卷取得到热轧卷。加热温度为：1250℃，终轧温度为：910℃，热轧后钢板的冷却速度为：35℃/S，热轧厚度为2.5mm，卷取温度为610℃；(3)冷轧压下率为60％；(4)退火工艺为：冷轧板的退火保温温度为：780℃；缓冷速度C1为：3℃/S，快冷开始温度为：680℃，快冷速度C2为：32℃/S，由快冷冷却到过时效温度310℃，最后冷却到室温。
实施例5
本实施例DP980双相钢，(1)其成分由以下重量百分比组成：C:0.05％，Si:0.13％，Mn:2.16％，Cr:0.91％，Al:0.05％，N:0.0039％，Nb:0.11％，Ti:0.08％，P:0.014％，S:0.006％，其余为铁和不可避免的杂质元素；成品厚度为1.2mm，(2)冶炼及热轧生产过程为：转炉冶炼一炉外精炼一连铸板坯一加热一热轧—冷却—卷取得到热轧卷。加热温度为：1230℃，终轧温度为：900℃，热轧后钢板的冷却速度为：38℃/S，热轧厚度为2.0mm，卷取温度为600℃；(3)冷轧压下率为66.7％；(4)退火工艺为：冷轧板的退火保温温度为：790℃；缓冷速度C1为：2℃/S，快冷开始温度为：690℃，快冷速度C2为：36℃/S，由快冷冷却到过时效温度320℃，最后冷却到室温。
表1列出了实施例1-5DP980双相钢与攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司于2016年3月23日申请的专利“一种980MPa级含钒超细晶粒冷轧双相钢及其制备方法”(专利申请号为201610169781.6)产品力学性能的对比。由对比可见，本发明生产的DP980双相钢，力学性能与攀钢相当，且由于采用低硅设计，产品的表面质量较好，适合做薄规格的产品。
表1本发明产品性能与攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司的产品性能对比
结果表明，本发明制备的冷轧双相钢显微组织为：铁素体和马氏体，其屈服强度(500-570MPa)和屈强比较低(≤0.53)，抗拉强度(1030-1080MPa)和伸长率较高(≥13％)，满足用户对DP980双相钢的要求。由于低碳低硅设计，产品的成形性能好且表面质量优异，受到用户的欢迎。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铁素体马氏体冷轧双相钢，其特征在于，其化学成分按重量百分比组成为：C：0.02-0.08％；Si：0.13-0.20％；Mn：2.00％～2.80％；Cr：0.70％～1.30％；Al：0.02-0.08％；N≤0.006％；Nb：0.04-0.12；Ti：0.02-0.12％；P：≤0.020％；S：≤0.015％；其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铁素体马氏体冷轧双相钢，其特征在于，所述冷轧双相钢的化学成分中，C的重量百分比为0.04-0.08％。
3.根据权利要求1所述的铁素体马氏体冷轧双相钢，其特征在于，所述冷轧双相钢的化学成分中，Si的重量百分比0.13-0.18％。
4.根据权利要求1所述的铁素体马氏体冷轧双相钢，其特征在于，所述冷轧双相钢的化学成分中，Mn的重量百分比2.10-2.70％。
5.根据权利要求1所述的铁素体马氏体冷轧双相钢，其特征在于，所述冷轧双相钢的化学成分中，Cr的重量百分比为0.80-1.20％。
6.根据权利要求1所述的铁素体马氏体冷轧双相钢，其特征在于，所述冷轧双相钢的化学成分中，Al的重量百分比为0.02-0.05％。
7.根据权利要求1所述的铁素体马氏体冷轧双相钢，其特征在于，所述冷轧双相钢的化学成分中，Nb的重量百分比为0.05-0.08％，Ti的重量百分比为0.03-0.08％。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的铁素体马氏体冷轧双相钢，其特征在于，所述冷轧双相钢的抗拉强度≥980MPa，屈强比≤0.6，延伸率A80≥10％。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的铁素体马氏体冷轧双相钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、冶炼和铸造
按权利要求1-8任一项化学成分进行冶炼、精炼、铸造成铸坯或钢锭；
2)、热轧工艺
将步骤1)得到的铸坯或钢锭经过加热、热轧、冷却及卷取后，得到热轧卷；加热温度为：1180-1280℃，终轧温度为：880-930℃，热轧后钢板的冷却速度为：20-50℃ /s ，热轧厚度为2-6mm，卷取温度为450-650℃；
3)、冷轧工艺
将步骤3)中得到的热轧卷经过酸洗后冷轧成为冷轧版，冷轧压下率为：50-70％；
4)、退火工艺
冷轧板的退火保温温度为：770-840℃；缓冷速度C1为：2-5℃ /s ，快冷开始温度为：670-720℃，快冷速度C2为：15-40℃ /s ，由快冷冷却到过时效温度170-340℃，最后冷却到室温。
10.根据权利要求9所述的铁素体马氏体冷轧双相钢的制备方法，其特征在于，步骤2)中热轧后钢板的冷却速度为：20-35℃ /s 。
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