CN107746936A - 抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢及其制备方法 - Google Patents

抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属材料领域，具体公开了一种屈服强度较低、抗拉强度较高、延伸率较高且生产成本较低的抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢及其制备方法。该抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢，由以下重量百分比的化学成分组成：C 0.06％～0.09％，Si≤0.15％，Mn 1.45％～1.60％，Nb 0.030％～0.040％，P≤0.02％，S≤0.003％，Al 0.015％～0.050％，余量为Fe和不可避免的杂质。通过巧妙合理的成分设计，同时配合现有的热连轧工艺即可获得强度、塑性和扩孔性能优异的590MPa铁素体贝氏体双相高强钢；由于未添加Mo、Cr、Ni、Cu、V等贵金属，因此本发明所提供的双相钢生产成本较低。

Description

抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，具体涉及一种抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢及其制备方法。
背景技术
近年来随着工艺技术的进步及轧制设备的快速更新，材料升级换代速度也在加快。同时，能源危机加重、政策要求节能减排及汽车轻量化的要求不断加深，低成本的高强钢呼声越来越高。双相钢具有低屈服强度、高抗拉强度和优良塑性等特点，被受汽车行业青睐。一直以来，国内外双相钢的生产多采用添加Mo、Cr、Ni、Cu、V等贵重合金元素的方案，导致钢材成本增加。随着市场竞争越来越激烈，生产制备低成本高性能的双相刚已成为各企业追求的目标。
专利申请号为201310464989.7的发明专利申请公开了一种抗拉强度590MPa级具有高扩孔性能的铁素体贝氏体钢及其生产方法，其化学成分百分比为：C：0.05～0.10％，Si：0.10～0.50％，Mn：0.80～1.50％，P：0.03～0.06％，S≤0.008％，Cr：0.20～0.60％，Nb：0.03～0.06％，Al：0.01～0.06％，余量为Fe及不可避免杂质。虽然该专利中的抗拉强度达到了590MPa级，但是其屈服强度(≥487MPa)较高，且伸长率(≤24％)较低，因此成型性能不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种屈服强度较低、抗拉强度较高、延伸率较高且生产成本较低的抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢，由以下重量百分比的化学成分组成：C 0.06％～0.09％，Si≤0.15％，Mn 1.45％～1.60％，Nb 0.030％～0.040％，P≤0.02％，S≤0.003％，Al 0.015％～0.050％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明还提供了一种抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢的制备方法，用于制备上述的抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢；该制备方法包括以下工艺流程：铁水脱硫→转炉冶炼复合吹炼→脱氧、合金化→炉后小平台补喂铝线→LF精炼加热→连铸→板坯加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱卷取→精轧→层流冷却→卷取→包装入库。
进一步的是，板坯加热工序中，加热温度控制在1200～1240℃；
粗轧工序中，轧制5道次，每道次变形量≥20％；
精轧工序中，终轧温度控制在850～890℃；
层流冷却工序中，采用双段冷却工艺，前段以25～40℃/S的冷却速度冷却至620～640℃，并保温5s；后续再以10～30℃/s的冷却速度冷却到430～470℃。
本发明的有益效果是：通过巧妙合理的成分设计，同时配合现有的热连轧工艺即可获得强度、塑性和扩孔性能优异的590MPa铁素体贝氏体双相高强钢；由于未添加Mo、Cr、Ni、Cu、V等贵金属，因此本发明所提供的双相钢生产成本较低。另外，再通过采用本发明方法生产上述的双相钢，其组织为铁素体和贝氏体，其中铁素体平均晶粒尺寸≤10μm，贝氏体含量在10～40％之间；在抗拉强度达到590MPa高强度的同时，屈服强度为435～470MPa，延伸率≥26％，具有优良的成型性能和焊接性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢，其特征在于，由以下重量百分比的化学成分组成：C 0.06％～0.09％，Si≤0.15％，Mn 1.45％～1.60％，Nb 0.030％～0.040％，P≤0.02％，S≤0.003％，Al 0.015％～0.050％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明采用C-Mn-Nb的成分设计，其中低的C含量可以保证材质有良好的成形性能；适当的Mn含量可以提供一部分固溶强化效果；Nb的加入可以有效细化晶粒，同时配合所要求的轧制工艺，最终获得铁素体和贝氏体组成的微观组织，制备得到具有高强度、高塑性、低成本的铁素体贝氏体双相钢。
Al是钢中常见的脱氧剂，其可以起到细化晶粒的作用；同时，添加适量的Al可以抑制碳化物析出，从而使奥氏体充分富碳。因此，本发明中将Al含量确定为0.015％～0.050％；注：本发明双相钢中Al以酸溶铝(Als)形态存在。
抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢的制备方法，用于制备上述的抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢；该制备方法包括以下工艺流程：铁水脱硫→转炉冶炼复合吹炼→脱氧、合金化→炉后小平台补喂铝线→LF精炼加热→连铸→板坯加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱卷取→精轧→层流冷却→卷取→包装入库。
优选的，板坯加热工序中，加热温度控制在1200～1240℃；这样既能够保证板坯充分受热、合金元素充分固溶，又可以防止奥氏体晶粒的异常长大；
粗轧工序中，轧制5道次，每道次变形量必须≥20％；这样可以保证奥氏体再结晶，细化奥氏体晶粒；根据成品厚度的不同，对中间坯厚度的控制不同；通常成品厚度为200～250mm厚的板坯需要经过5道次粗轧；
经过粗轧后的钢坯随后进行热卷箱卷取，所述热卷箱优选为无芯移送热卷箱；在所述热卷箱中实现中间坯头尾互换，以保证钢坯通长的温度均匀；同时去除二次氧化铁皮以保证钢坯板面光洁；
中间坯经热卷箱卷取之后即进行移位开卷，而后进入精轧区进行精轧；
精轧工序中，终轧温度控制在850～890℃；该工序中精轧入口温度可不作要求，但是通常使精轧入口温度低于1030℃；
层流冷却工序中，采用双段冷却工艺，前段以25～40℃/S的冷却速度冷却至620～640℃，并保温5s；后续再以10～30℃/s的冷却速度冷却到430～470℃；冷却完成后需要快速卷取。
采用本发提供的化学成分生产的FB双相钢，由于未加入Mo、Cr、Ni、Cu、V等贵重微合金元素，其CCT曲线中P与B转变曲线有一部分重合，同时贝氏体转变为扩散,与切变的符合相变具有二者的特征，这就要求在进行层流冷却工序时，前段有较大的冷却速率；同时，在冷却至620～640℃时保温一定时间，促进C进一步扩散，后续再快速冷却至贝氏体转变区间进行卷曲，得到铁素体加贝氏体组织。
双相钢的高强度来自三方面：一是固溶强化，二是细小的铁素体晶粒，三是铁素体贝氏体组织强化。仅通过固溶强化和组织强化不能达到590MPa强度级别，所以加入适当的Nb含量细化铁素体晶粒。铁素体晶粒的尺寸必须控制在10μm以下，这就需要钢板在终轧结束后必须快速冷却，同时在620～640℃时保温5S，后续再快速冷却至430～470℃进行卷取；这既可以保证得到细小的铁素体，同时也能得到贝氏体，达到强化要求。
实施例
本发明各实施例均选下表1中的重量百分比化学成分。
表1 抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢的重量百分比化学成分
化学成分 C Si Mn Nb P S Al Fe
重量百分比 0.07％ 0.07％ 1.55％ 0.036％ 0.012％ 0.002％ 0.037％ 余量
各实施例均采用上述的抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢的制备方法进行制备，各实施例进行工艺处理时所选择的工艺控制参数见下表2。
表2 各实施例制备过程中具体的工艺控制参数
分别对实施例1-4所制备的抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢进行力学性能检测，检测结果见下表3。
表3 各实施例的双相钢的力学性能
根据表3中所得到的检测结果表明，本发明提供的抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢按照本发明方法进行制备，所得到产品抗拉强度为595～620MPa，满足了抗拉强度590MPa级的高强度要求，同时屈服强度为435～470MPa，延伸率为26％～30.5％，冷弯检测合格，可见其具有优良的成型性能和焊接性能。

Claims (3)

1.抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢，其特征在于，由以下重量百分比的化学成分组成：C 0.06％～0.09％，Si≤0.15％，Mn 1.45％～1.60％，Nb 0.030％～0.040％，P≤0.02％，S≤0.003％，Al 0.015％～0.050％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1所述的抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢；该制备方法包括以下工艺流程：铁水脱硫→转炉冶炼复合吹炼→脱氧、合金化→炉后小平台补喂铝线→LF精炼加热→连铸→板坯加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱卷取→精轧→层流冷却→卷取→包装入库。
3.如权利要求2所述的抗拉强度590MPa级铁素体贝氏体双相钢的制备方法，其特征在于：
板坯加热工序中，加热温度控制在1200～1240℃；
粗轧工序中，轧制5道次，每道次变形量≥20％；
精轧工序中，终轧温度控制在850～890℃；
层流冷却工序中，采用双段冷却工艺，前段以25～40℃/S的冷却速度冷却至620～640℃，并保温5s；后续再以10～30℃/s的冷却速度冷却到430～470℃。
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