CN109097676A - 一种合金化热镀锌双相钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种合金化热镀锌双相钢及其制备方法，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.10％～0.15％，Si：0.2％～0.5％，Mn：2.0％～2.4％，Alt：0.02％～0.05％，Ti：0.015％～0.03％，Cr：0.4％～0.6％，Mo：0.1％～0.3％，P≤0.01％，S≤0.01％，N≤0.005％，余量为Fe和微量元素。本发明通过设计合理的合金成分体系，随之确定与之相匹配的合理工艺方法，获得了980MPa级合金化热镀锌双相钢；本发明改善了合金化热镀锌双相钢的延伸率和弯曲性，使得其满足汽车零部件对加工性能的特殊要求。

Description

一种合金化热镀锌双相钢及其制备方法

技术领域

本发明属于冷轧热镀锌钢技术领域，尤其涉及一种合金化热镀锌双相钢及其制备方法。

背景技术

随着汽车向节能、环保、安全、舒适方向发展，车身在轻量化方向发展的同时，对耐蚀性能和抗冲撞性能的要求也越来越高。加上来自铝、镁、塑料等材料的竞争压力，迫使汽车用钢板向经过涂镀处理的高强化方向发展。随着这些高强合金化钢板用途的不断扩大，对成形性要求也越来越高，如高的延伸率、弯曲性、扩孔性等等。

双相钢(DP，Dual Phase Steel)的显微组织由多边形铁素体和马氏体两相所构成，铁素体提供了钢的延性，马氏体则提供了强度。所述双相钢具有屈强比低、初始加工硬化速率高以及强度和延性匹配好等特点，已成为汽车用高强钢的首选材料之一。然而，双相钢的软基体铁素体相和硬马氏体相的临界处易形成空位，因此存在弯曲性、扩孔性差的问题。

为开发高强度合金化先进高强钢，在钢中添加了Si和Mn等元素，但这些元素容易发生氧化，在钢板热镀锌退火过程中，会优先氧化并容易造成不均匀的局部氧化，在钢板表面形成SiO₂和Mn₂SiO₄等氧化物，从而影响钢板表面与镀锌层之间的粘着性，导致漏镀等问题。为了避免上述添加元素的不利影响，必须在保证强度要求的前提下尽量减少这些元素的添加量或者添加其他一些无害元素。另外，不同于连退工艺，在合金化镀锌工艺中，镀锌温度和合金化温度阻碍带钢的冷却过程，削减冷却速度，从而无法得到足量的马氏体相，需要添加高淬透性合金元素。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种合金化热镀锌双相钢及其制备方法，以获取具有优异弯曲性和延伸率的合金化镀锌双相钢。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种合金化热镀锌双相钢，包括以下重量百分比的化学成分：

C：0.10％～0.15％，Si：0.2％～0.5％，Mn：2.0％～2.4％，Alt：0.02％～0.05％，Ti：0.015％～0.03％，Cr：0.4％～0.6％，Mo：0.1％～0.3％，P≤0.01％，S≤0.01％，N≤0.005％，余量为Fe和微量元素。

作为进一步的优选，所述合金化热镀锌双相钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.115％，Si：0.35％，Mn：2.3％，P：0.009％，S：0.002％，Alt：0.035％，Cr：0.5％，Mo：0.2％，Ti：0.025％，N：0.005％。

作为进一步的优选，所述合金化热镀锌双相钢的抗拉强度达到980MPa级。

本发明的另一目的在于提供上述合金化热镀锌双相钢的制备方法，包括如下步骤：

钢水经过转炉冶炼后获得板坯；所述冶炼过程中，终点目标化学成分的重量百分比分别为：C 0.10-0.15％，S≤0.01％，P≤0.01％；

将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；所述板坯加热温度为1220～1280℃；终轧温度为870～920℃；所述卷取温度为650～690℃；

将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；

将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；

将所述带钢经平整后卷取得到成品。

作为进一步的优选，所述冶炼过程中，第一炉的终点目标温度为1650～1670℃；连浇的终点目标温度为1640～1660℃；采用Al-Fe脱氧。

作为进一步的优选，所述冶炼过程中，采用Al-Fe脱氧时，所述Al-Fe的加入量为4kg/t。

作为进一步的优选，所述冶炼过程在出钢过程中，加入渣料，出钢下渣量≤80mm，出钢时间≥4分钟；所述冶炼在出钢过程中，采用Mn-Fe调Mn，Cr-Fe调Cr，Mo-Fe调Mo，Al-Fe调Al，Si-Fe调Si。

作为进一步的优选，所述冶炼过程在出钢过程中，加入渣料时，出钢前期就开始随钢流加入渣料，出钢量达到1/5前加入所有渣料，每炉800kg小粒白灰和200kg萤石。

作为进一步的优选，所述热轧卷通过冷轧时，冷轧压下率为50％-60％。

作为进一步的优选，将所述冷硬卷经过连续退火处理，包括：

将所述冷硬卷首先加热至220℃实现预热获得带钢，其加热速度8℃/s～12℃/s；

将所述经过预热的带钢进一步加热到780℃～820℃，其加热速度为1.5℃/s～4℃/s；

将所述经过进一步加热后的带钢在780℃～820℃温度范围内保温60s～100s；

将所述经过保温后的带钢冷却至720℃～760℃，冷却速度约为8℃/s～12℃/s；

将经过冷却至720℃～760℃的带钢经吹气快冷却至镀锌温度450℃～460℃，

实施镀锌后经过气刀吹刮冷却至420～430℃；

镀锌结束后加热到合金化温度480℃～530℃进行5～30s镀层合金化处理；

经过气刀到顶辊之间的前端空冷配合后端风冷最后冷却至250～300℃，冷却速度约为6℃/s～9℃/s。

本发明的有益效果是：本发明合金化热镀锌双相钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.10％～0.15％，Si：0.2％～0.5％，Mn：2.0％～2.4％，Alt：0.02％～0.05％，Ti：0.015％～0.03％，Cr：0.4％～0.6％，Mo：0.1％～0.3％，P≤0.01％，S≤0.01％，N≤0.005％，余量为Fe和微量元素。本发明利用添加低C和一定量的Ti细化马氏体相，使得含有低C的马氏体相在最终微观组织中均匀分散，减小硬质马氏体相和软质铁素体相之间的硬度差，从而提高双相钢的弯曲性，并通过Ti析出强化进一步补充不足的强度。而且，添加适当量的Cr和Mo组合元素提高淬透性，解决合金化镀锌产线中冷却速度削减带来的强度不足等不良力学性能问题。因此，根据本发明，能够改善双相钢的延伸率和弯曲性，使得满足汽车零部件对加工性能的特殊要求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明实施例制备的980MPa级合金化热镀锌双相钢的显微组织照片。

具体实施方式

本发明通过提供一种合金化热镀锌双相钢及其制备方法，解决了现有热镀锌双相钢力学性能及制备方法上的缺陷。

为了解决上述问题，本发明实施例的主要思路是：

本发明实施例合金化热镀锌双相钢，包括以下重量百分比的化学成分：

C：0.10％～0.15％，Si：0.2％～0.5％，Mn：2.0％～2.4％，Alt：0.02％～0.05％，Ti：0.015％～0.03％，Cr：0.4％～0.6％，Mo：0.1％～0.3％，P≤0.01％，S≤0.01％，N≤0.005％，余量为Fe和微量元素。

本发明实施例可通过常规连续退火生产产线制备得到合金化热镀锌双相钢，例如：包括如下步骤：

钢水经过转炉冶炼后获得含有上述化学成分的板坯；

将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；

将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；

将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；

将所述带钢经平整后卷取得到成品。

本发明实施例通过上述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，得到了具有高延伸率和良好弯曲性的合金化热镀锌双相钢。

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合金化热镀锌双相钢及其制备方法。

本发明实施例提供的一种生产980MPa级合金化热镀锌双相钢的方法，包括以下几个步骤：

步骤S1：将钢水通过冶炼后连铸获得板坯；所述冶炼过程中，转炉终点目标温度为1650～1670℃。在出钢过程中，加入渣料，具体是加入渣料白灰200-800kg，预熔渣0-1000kg，萤石0-400kg，出钢前期就开始随钢流加入渣料，出钢量达到1/5前加入所有渣料，出钢下渣量≤80mm，出钢时间≥4分钟。在精炼过程中，依次调整Mn、Cr、Mo、Ti含量，连铸过程保证保护浇注，预防钢水二次氧化。各实施例中板坯实际化学成分如表1所示。

表1化学成分(wt％)

步骤S2：将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；所述板坯的加热温度为1220～1280℃；所述精轧的终轧温度为870～920℃；所述热轧板卷取温度为650～670℃。其中，采用高温终轧与高温卷取，使得热轧板的组织为尺寸粗大的多边形铁素体晶粒与发育充分的珠光体，该显微组织具有相对低的屈服强度。这使得在冷轧变形时轧制力减小，有利于进行冷轧工序。

步骤S3：将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；所述热轧卷通过冷轧时，冷轧压下率为50％-60％，以利于冷轧工艺的进行。

步骤S4：将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢。

步骤S5：将所述带钢经平整后卷取成成品。

其中，步骤S4将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢包括：

步骤S41：将所述冷硬卷首先加热至220℃实现预热获得带钢，其加热速度8℃/s～12℃/s；该过程中，冷变形的铁素体发生回复。

步骤S42：将所述经过预热的带钢进一步加热到780℃～820℃，其加热速度为1.5℃/s～4℃/s；该过程实现冷轧铁素体组织的再结晶，并且珠光体先转变为奥氏体并向铁素体长大。

步骤S43：将所述经过进一步加热后的带钢在780℃～820℃温度范围内保温60s～100s，该过程实现部分奥氏体化，铁素体中的C、Mn元素向奥氏体中转移并在奥氏体中均化。

步骤S44：将所述经过保温后的带钢冷却至720℃～760℃，冷却速度约为8℃/s～12℃/s；该过程使得奥氏体部分转移为铁素体，C、Mn等元素进一步向奥氏体中聚集。

步骤S45：将经过冷却至720℃～760℃的带钢经吹气快冷却至镀锌温度450℃～460℃，实施镀锌后经过气刀吹刮冷却至420～430℃；该过程中，尽量减少带钢在均衡段，炉鼻子和锌锅中的逗留时间，避免在高温下部分奥氏体分解。

步骤S46：镀锌结束后加热到合金化温度480℃～530℃进行5～30s镀层合金化处理；

步骤S47：经过气刀到顶辊之间的前端空冷配合后端风冷最后冷却至250～300℃，冷却速度约为6℃/s～9℃/s；该过程中，奥氏体相转变为马氏体相。

本发明各实施例步骤S2和S3中的工艺参数具体如表2所示。

表2

实施例	加热温度℃	终轧温度℃	卷取温度℃	冷轧压下率％
					1	1220	870	650	60
2	1260	910	665	55
					3	1280	920	670	58
4	1230	900	655	52
					5	1240	880	660	55
6	1250	890	668	50

本发明各实施例退火处理中的工艺参数具体如表3所示。

表3

将本发明实施例提供的合金化热镀锌双相钢的力学性能和传统热镀锌双相钢的标准力学性能进行对比，结果如表4所示。

Rp0.2表示试样标距部分的非比例伸长达到原始标距0.2％时的应力；

拉伸实验标准是GB/T228-2002。

表4

从表4可以看出，本发明实施例提供的合金化镀锌双相钢的屈服强度Rp0.2的范围是580-700MPa，达到传统钢标准，即550-730MPa；抗拉强度Rm达到1000MPa以上，延伸率A80≥8％，高于传统钢标准，即A80≥5的要求。

图1为本发明实施例1提供的980MPa级合金化热镀锌双相钢的显微组织照片。(采用苦味酸偏重亚硫酸钠溶液浸蚀)，其中，灰黑色为铁素体基体；亮白色为马氏体岛。

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：

本发明实施例利用添加低C和一定量的Ti细化马氏体相，使得含有低C的马氏体相在最终微观组织中均匀分散，减小硬质马氏体相和软质铁素体相之间的硬度差，从而提高双相钢的弯曲性，并通过Ti析出强化进一步补充不足的强度。而且，添加适当量的Cr和Mo组合元素提高淬透性，解决合金化镀锌产线中冷却速度削减带来的强度不足等不良力学性能问题。因此，根据本发明，能够改善双相钢的延伸率和弯曲性，使得满足汽车零部件对加工性能的特殊要求。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种合金化热镀锌双相钢，其特征在于：包括以下重量百分比的化学成分：

C：0.10％～0.15％，Si：0.2％～0.5％，Mn：2.0％～2.4％，Alt：0.02％～0.05％，Ti：0.015％～0.03％，Cr：0.4％～0.6％，Mo：0.1％～0.3％，P≤0.01％，S≤0.01％，N≤0.005％，余量为Fe和微量元素。

2.根据权利要求1所述的合金化热镀锌双相钢，其特征在于：所述合金化热镀锌双相钢，包括以下重量百分比的化学成分：C：0.115％，Si：0.35％，Mn：2.3％，P：0.009％，S：0.002％，Alt：0.035％，Cr：0.5％，Mo：0.2％，Ti：0.025％，N：0.005％。

3.根据权利要求1或2所述的合金化热镀锌双相钢，其特征在于：所述合金化热镀锌双相钢的抗拉强度达到980MPa级。

4.如权利要求1-3任一项所述合金化热镀锌双相钢的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

钢水经过转炉冶炼后获得板坯；所述冶炼过程中，终点目标化学成分的重量百分比分别为：C 0.10-0.15％，S≤0.01％，P≤0.01％；

将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；所述板坯加热温度为1220～1280℃；终轧温度为870～920℃；所述卷取温度为650～690℃；

将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；

将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；

将所述带钢经平整后卷取得到成品。

5.根据权利要求4所述合金化热镀锌双相钢的制备方法，其特征在于：所述冶炼过程中，第一炉的终点目标温度为1650～1670℃；连浇的终点目标温度为1640～1660℃；采用Al-Fe脱氧。

6.根据权利要求5所述合金化热镀锌双相钢的制备方法，其特征在于：所述冶炼过程中，采用Al-Fe脱氧时，所述Al-Fe的加入量为4kg/t。

7.根据权利要求4所述合金化热镀锌双相钢的制备方法，其特征在于：所述冶炼过程在出钢过程中，加入渣料，出钢下渣量≤80mm，出钢时间≥4分钟；所述冶炼在出钢过程中，采用Mn-Fe调Mn，Cr-Fe调Cr，Mo-Fe调Mo，Al-Fe调Al，Si-Fe调Si。

8.根据权利要求4所述合金化热镀锌双相钢的制备方法，其特征在于：所述冶炼过程在出钢过程中，加入渣料时，出钢前期就开始随钢流加入渣料，出钢量达到1/5前加入所有渣料，每炉800kg小粒白灰和200kg萤石。

9.根据权利要求4所述合金化热镀锌双相钢的制备方法，其特征在于：所述热轧卷通过冷轧时，冷轧压下率为50％-60％。

10.根据权利要求4所述合金化热镀锌双相钢的制备方法，其特征在于：将所述冷硬卷经过连续退火处理，包括：

将所述冷硬卷首先加热至220℃实现预热获得带钢，其加热速度8℃/s～12℃/s；

将所述经过预热的带钢进一步加热到780℃～820℃，其加热速度为1.5℃/s～4℃/s；

将所述经过进一步加热后的带钢在780℃～820℃温度范围内保温60s～100s；

将所述经过保温后的带钢冷却至720℃～760℃，冷却速度约为8℃/s～12℃/s；

将经过冷却至720℃～760℃的带钢经吹气快冷却至镀锌温度450℃～460℃，

实施镀锌后经过气刀吹刮冷却至420～430℃；

镀锌结束后加热到合金化温度480℃～530℃进行5～30s镀层合金化处理；

经过气刀到顶辊之间的前端空冷配合后端风冷最后冷却至250～300℃，冷却速度约为6℃/s～9℃/s。