CN108642379A - 一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢及其制备方法 - Google Patents

一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢及其制备方法，包含以下重量百分比的化学成分：C:0.09‑0.13％，Si:0.1‑0.4％，Mn:2.0‑2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.02‑0.06％，Cr：0.3‑0.6％，Mo：0.1‑0.3％，Nb：0.01‑0.04％，Ti：0.01‑0.04％，B：0.001‑0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。经性能检测，本发明的冷轧双相钢抗拉强度可达1200MPa级，力学性能参数指标分别为：抗拉强度大于1180MPa，屈服强度大于820MPa，标距在80mm的延伸率大于6％，且成分中碳含量低，具有良好的焊接性能。另外，本发明通过成分的配比设计以及选用相应的制备方法，使得冷轧双相钢可适用于传统气冷冷却方式连退产线进行工业生产，且能保证最终产品的实际性能以及表面质量。

Description

一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及冷轧钢技术领域，具体为一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢及其制备方法。
背景技术
为了实现汽车轻量化节能减排、汽车安全性提高，先进高强钢在白车身中的应用与日俱增。双相钢由于良好的综合力学性能已经成为先进高强钢中应用量最大的钢种，而目前应用于冷成形汽车零件的最高级别为1200MPa，主要应用于碰撞安全类防撞梁、B柱、门槛等零件，防止驾驶舱变形，提高碰撞安全性。同时，1200MPa级别冷轧双相钢的使用，还将进一步满足汽车轻量化及节能减排的需求。中国国家标准GB/T 20564.2-2017中规定了1200MPa级别冷轧双相钢的力学性能指标为：抗拉强度大于1180MPa，屈服强度大于820MPa，标距在80mm的延伸率大于5％。由此可见，1200MPa级冷轧双相钢产品抗拉强度及屈服强度要求均比较高，国外一些先进钢厂通常采用水淬的方式生产，这就对传统采用气冷的产线生产带来了巨大的挑战。而如果通过增加C含量来提高淬透性，又往往会造成产品焊接性能的恶化。目前国内该产品设计及工业生产都存在一定的困难，技术尚不成熟。
发明内容
针对背景技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，抗拉强度大于1180MPa，屈服强度大于820MPa，标距在80mm的延伸率大于6％，且冷轧双相钢成分中碳含量低。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，包含以下重量百分比的化学成分：
C:0.09-0.13％，Si:0.1-0.4％，Mn:2.0-2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.3-0.6％，Mo：0.1-0.3％，Nb：0.01-0.04％，Ti：0.01-0.04％，B：0.001-0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。
作为进一步的优选，所述成分中，C元素化学成分百分比：0.09-0.11％。
作为进一步的优选，所述成分中，Si元素化学成分百分比：0.2-0.3％。
作为进一步的优选，所述成分中，Mn元素化学成分百分比：2.1-2.3％。
作为进一步的优选，所述成分中，Al元素化学成分百分比：0.02-0.04％。
作为进一步的优选，所述成分中，Cr元素化学成分百分比：0.4-0.5％。
作为进一步的优选，所述成分中，Mo元素化学成分百分比：0.2-0.3％。
作为进一步的优选，所述成分中，Nb元素化学成分百分比：0.015-0.025％。
作为进一步的优选，所述成分中，Ti元素化学成分百分比：0.015-0.025％。
作为进一步的优选，所述成分中，B元素化学成分百分比：0.0015-0.0025％。
本发明的另一目的在于提供一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢的制备方法，包括如下步骤：
钢水经过转炉冶炼后获得连铸坯，所述连铸坯化学成分重量百分比如下：C:0.09-0.13％，Si:0.1-0.4％，Mn:2.0-2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.3-0.6％，Mo：0.1-0.3％，Nb：0.01-0.04％，Ti：0.01-0.04％，B：0.001-0.003％，余量为Fe及不可避免杂质；
将所述连铸坯加热至1150-1250℃保温，终轧温度890±20℃，卷取温度620±20℃，经过热轧获得热轧板；
将所述热轧板经冷轧得到冷硬带钢，冷轧变形量45-55％；
将所述冷硬带钢经过退火处理，退火保温温度为780-840℃；将退火后的带钢缓慢冷却至680-740℃；缓慢冷却后的带钢在50％高氢条件下快冷至快冷出口温度为250-300℃；所述快冷结束后将带钢在250-300℃进行过时效处理；将出炉后的带钢进行平整，平整延伸率执行0.2-0.4％。
本发明的有益效果是：本发明冷轧双相钢，包含以下重量百分比的化学成分：C:0.09-0.13％，Si:0.1-0.4％，Mn:2.0-2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.3-0.6％，Mo：0.1-0.3％，Nb：0.01-0.04％，Ti：0.01-0.04％，B：0.001-0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。经性能检测，本发明的冷轧双相钢抗拉强度可达1200MPa级，力学性能参数指标分别为：抗拉强度大于1180MPa，屈服强度大于820MPa，标距在80mm的延伸率大于6％，且成分中碳含量低，具有良好的焊接性能。另外，本发明通过成分的配比设计以及选用相应的制备方法，使得冷轧双相钢可适用于传统气冷冷却方式连退产线进行工业生产，且能保证最终产品的实际性能以及表面质量。
附图说明
图1为本发明实施例抗拉强度为1200MPa级冷轧双相钢的显微组织示意图。
具体实施方式
本发明通过提供一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢及其制备方法，避免了现有技术在产品设计及工业生产中的缺陷。
为了解决上述缺陷，本发明实施例的主要思路是：
本发明实施例抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，包含以下重量百分比的化学成分：
C:0.09-0.13％，Si:0.1-0.4％，Mn:2.0-2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.3-0.6％，Mo：0.1-0.3％，Nb：0.01-0.04％，Ti：0.01-0.04％，B：0.001-0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。
本发明实施例合金成分设计的理由如下：
C元素是双相钢中最重要的固溶强化元素及提高奥氏体淬透性元素，为了在冷却过程中获得足够的马氏体量以保证强度，同时避免C含量过高恶化焊接性能，C含量需控制在一个合适范围。本实施例中采用低碳设计，使得得到的双相钢成品具有良好的焊接性能，可用于汽车碰撞安全结构件防撞梁、B柱、门槛等。
Si元素也是重要的固溶强化元素，同时Si可以有效促进C元素向奥氏体富集，提高奥氏体淬透性同时，净化铁素体相，改善延伸率，但Si元素过多会对焊接性能及表面质量带来不利影响，因此Si含量需控制在一个合适范围。
Mn元素也是固溶强化、稳定奥氏体的重要元素，对强化具有重要作用，但Mn含量过高容易引起偏析，因此Mn含量需控制在一个合适范围。
P元素作为有害元素，在晶界偏聚将会导致晶界强度下降从而恶化材料机械性能，本发明P元素含量控制在0.01％以下。
S元素作为有害元素，主要防止与Mn结合产生MnS从而恶化材料性能，本发明S元素含量控制在0.01％以下。
Cr元素可以提高奥氏体淬透性，从而获得足够量的马氏体保证强度，但同时Cr元素为铁素体区扩大元素，Cr元素过多会导致两相区缩小，因此Cr含量需控制在一个合适范围。
Mo元素也可以提高奥氏体淬透性，从而获得足够量的马氏体保证强度，同时Mo元素溶于铁素体可提高铁素体强度，但Mo元素成本较高，因此Cr含量需控制在一个合适范围。
Nb元素作为微合金元素，可强烈抑制再结晶起到细化晶粒的作用，同时可以与C结合生成NbC纳米析出相起到析出强化的作用，但Nb含量过高又会对延伸率造成不利影响，因此Nb含量需控制在一个合适范围。
Ti元素作为微合金元素，可以与C结合生成TiC纳米析出相，起到细化晶粒及析出强化的作用，对改善组织形态、提高屈服强度有着显著的作用，但Ti含量过高又会对延伸率造成不利影响，因此Ti含量需控制在一个合适范围。
B元素可有效提高奥氏体淬透性，但B元素含量过高容易造成偏聚而造成性能恶化，因此B含量需控制在一个合适范围。
本发明实施例抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢的组织包含铁素体、贝氏体及马氏体。
本发明实施例抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢可适用于传统气冷冷却方式连退产线进行工业生产，例如，本发明实施例冷轧双相钢的制备方法，包括以下步骤：钢水经过转炉冶炼后采用连铸方式获得连铸坯；连铸坯经过热轧获得热轧板，热轧板经冷轧得到冷硬带钢；冷硬带钢经过连续退火工艺处理得到冷轧连退双相钢成品。
本发明通过成分的配比设计以及选用相应的制备方法，且对方法中的参数进行调整，保证了最终双相钢产品的实际性能以及表面质量。
为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本发明所述之抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢及其制备方法。
本发明实施例抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢及其制备方法，包括以下步骤：
(1)将钢水经过转炉冶炼，采用连铸方式获得连铸坯；实际化学成分如表1所示。
表1抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Al Cr Mo Nb Ti B
1 0.105 0.25 2.23 0.008 0.005 0.030 0.45 0.25 0.020 0.019 0.002
2 0.10 0.27 2.27 0.007 0.004 0.029 0.47 0.27 0.021 0.018 0.002
3 0.11 0.23 2.20 0.008 0.004 0.032 0.43 0.21 0.019 0.022 0.002
4 0.099 0.22 2.29 0.007 0.005 0.025 0.45 0.27 0.020 0.023 0.002
(2)将上述连铸坯经过热轧获得热轧板，连铸坯加热至1150-1250℃保温，终轧温度890±20℃，卷取温度620±20℃，热轧板进一步经冷轧得到冷硬带钢，冷轧变形量45-55％，各实施例具体参数如表2所示。
其中，上述步骤中加热1150-1250℃是为了实现奥氏体化、组织均匀化及Nb、Ti微合金元素的固溶，温度过高可能会导致晶粒异常长大，温度过低可能导致成分组织不均匀、奥氏体化不完全、固溶不充分。终轧温度890±20℃主要是为了保证获得良好的奥氏体或铁素体晶粒，终轧温度过高晶粒可能长大，终轧温度过低可能出现混晶；卷取温度620±20℃依据该成分相变温度制定，主要是为了方便卷取，获得较好的热轧性能，同时保证Nb、Ti微合金元素的适当析出，卷取温度过高容易造成表面质量不好，塌卷等缺陷，卷取温度过低又容易导致热轧强度太高，给后续冷轧带来困难等。
表2抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢热轧工艺及产品厚度
实施例 加热温度 终轧温度 卷曲温度 热轧厚度 冷轧厚度
1 1187℃ 895℃ 635℃ 3.0mm 1.4mm
2 1213℃ 889℃ 629℃ 3.0mm 1.4mm
3 1221℃ 881℃ 631℃ 2.5mm 1.2mm
4 1209℃ 901℃ 637℃ 2.5mm 1.2mm
(3)热轧板经冷轧得到冷硬带钢，冷轧变形量45-55％；冷轧变形量不足，容易导致形变储能不够，不利于退火再结晶，进而影响成品力学性能。变形量太大，容易造成边裂等缺陷。
将上述冷硬带钢进行连续退火工艺处理得到成品。连退退火工艺见表3。退火保温温度为780-840℃；将加热后的带钢缓慢冷却至680-740℃；缓冷后带钢在50％高氢条件下快冷至快冷出口温度250-300℃；快冷结束后在250-300℃进行过时效处理；出炉后平整延伸率执行0.2-0.4％。
其中，上述步骤中退火温度780-840℃，是根据化学成分计算得出的两相区温度。缓冷至680-740℃，使C、Mn等元素在铁素体、奥氏体两相间重新配分，调节两相比例；温度过高会导致铁素体比例下降而强度过高，温度过低有可能导致铁素体比例增加而强度下降。采用50％高氢，是为了保证获得足够的冷却速度，保证奥氏体冷却后生成马氏体。快冷结束后再250-300℃进行过时效处理，对性能进行调整、消除内应力、促进Nb、Ti等微合金元素再次析出；温度过高容易导致抗拉强度下降，温度过低容易又导致强度过高及析出不充分。平整延伸率执行0.2-0.4％，是为了对屈服强度进行调整，并保证获得良好的表面粗糙度及板形质量。
表3抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢连续退火工艺
对冷轧双相钢成品取样进行力学性能测试，结果见表4。各性能采用常规检测方法，不再赘述。
表4抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢力学性能
实施例 Rm/MPa Rp0.2/MPa A80/％
1 1270 948 7.5
2 1280 955 7.0
3 1301 978 6.5
4 1298 968 6.5
附图1所示为实施例1抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢试样典型的微观组织照片。组织包含铁素体、贝氏体及马氏体。
通过上述实施例可以看出，本发明实施例冷轧双相钢具有较高的抗拉强度、屈服强度及适当的延伸率，可用于汽车碰撞安全结构件防撞梁、B柱、门槛等生产。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本发明实施例冷轧双相钢，包含以下重量百分比的化学成分：C:0.09-0.13％，Si:0.1-0.4％，Mn:2.0-2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.3-0.6％，Mo：0.1-0.3％，Nb：0.01-0.04％，Ti：0.01-0.04％，B：0.001-0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。经性能检测，本发明的冷轧双相钢抗拉强度可达1200MPa级，力学性能参数指标分别为：抗拉强度大于1180MPa，屈服强度大于820MPa，标距在80mm的延伸率大于6％，且成分中碳含量低，具有良好的焊接性能。另外，本发明通过成分的配比设计以及选用相应的制备方法，使得冷轧双相钢可适用于传统气冷冷却方式连退产线进行工业生产，且能保证最终产品的实际性能以及表面质量。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，其特征在于：包含以下重量百分比的化学成分：
C:0.09-0.13％，Si:0.1-0.4％，Mn:2.0-2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.3-0.6％，Mo：0.1-0.3％，Nb：0.01-0.04％，Ti：0.01-0.04％，B：0.001-0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，其特征在于：所述成分中，C元素化学成分百分比：0.09-0.11％。
3.根据权利要求1所述的抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，其特征在于：所述成分中，Si元素化学成分百分比：0.2-0.3％。
4.根据权利要求1所述的抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，其特征在于：所述成分中，Mn元素化学成分百分比：2.1-2.3％。
5.根据权利要求1所述的抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，其特征在于：所述成分中，Al元素化学成分百分比：0.02-0.04％。
6.根据权利要求1所述的抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，其特征在于：所述成分中，Cr元素化学成分百分比：0.4-0.5％。
7.根据权利要求1所述的抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，其特征在于：所述成分中，Mo元素化学成分百分比：0.2-0.3％。
8.根据权利要求1所述的抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，其特征在于：所述成分中，Nb元素化学成分百分比：0.015-0.025％；Ti元素化学成分百分比：0.015-0.025％。
9.根据权利要求1所述的抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢，其特征在于：所述成分中，B元素化学成分百分比：0.0015-0.0025％。
10.如权利要求1-9任一项所述抗拉强度1200MPa级冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
钢水经过转炉冶炼后获得连铸坯，所述连铸坯化学成分重量百分比如下：C:0.09-0.13％，Si:0.1-0.4％，Mn:2.0-2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.02-0.06％，Cr：0.3-0.6％，Mo：0.1-0.3％，Nb：0.01-0.04％，Ti：0.01-0.04％，B：0.001-0.003％，余量为Fe及不可避免杂质；
将所述连铸坯加热至1150-1250℃保温，终轧温度890±20℃，卷取温度620±20℃，经过热轧获得热轧板；
将所述热轧板经冷轧得到冷硬带钢，冷轧变形量45-55％；
将所述冷硬带钢经过退火处理，退火保温温度为780-840℃；将退火后的带钢缓慢冷却至680-740℃；缓慢冷却后的带钢在50％高氢条件下快冷至快冷出口温度为250-300℃；所述快冷结束后将带钢在250-300℃进行过时效处理；将出炉后的带钢进行平整，平整延伸率执行0.2-0.4％。
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