CN109694985A - 性能优良的800MPa级热轧双相钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种性能优良的800MPa级热轧双相钢板及其制造方法，该钢板的成分按重量百分比计如下：C：0.04％～0.08％、Si：0‑0.10％、Mn：1.6％～2.0％、Als：0.20％～0.40％、Mo：0.50％～0.80％、Nb：0.02％～0.05％、Ti：0.02％～0.05％、P<0.02％、S<0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。制造方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却；采用本发明生产的双相钢板强度达到800MPa以上，铁素体含量达到85‑95％，钢板具有良好的强度和延伸率配合，具有优良的成形性能。

Description

性能优良的800MPa级热轧双相钢板及其制造方法
技术领域
本发明属于轧钢领域，尤其涉及800MPa级性能优良的超细晶铁素体和马氏体热轧双相钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，随着汽车行业的迅速发展，汽车对钢铁材料的性能要求也越发严格，汽车部件个性化要求也越来越多，同时随着汽车轻量化步伐加快，钢铁材料转型升级要求强烈。在此形式下，采用性能特点显著且综合性能优良的高强钢铁材料是汽车生产商实现汽车轻量化的最佳选择之一。
由软相铁素体和硬相马氏体组成的热轧双相钢以其显著的个性化性能特点和优良的综合性能受到汽车厂商的重点关注，并已广泛的应用于汽车工业。但到目前为止，热轧双相钢强度级别主要为540MPa 级和600MPa级，已不能满足汽车轻量化发展对钢材强度提高的要求，因此，开发更高强度级别的热轧双相钢成为当前趋势。
《一种抗拉强度715～795MPa级双相钢及制造方法》(公开号 CN1793400A)公开的热轧双相钢板强度达到715MPa-795MPa之间，成分中C含量较高，为0.13-0.17％，高的C含量恶化了钢板的焊接性能，同时，终轧后采用超快速冷却和极低温卷取工艺，冷却工艺复杂难以控制，且需要超快速冷却设备和较强的卷取能力，难以实现。
《抗拉强度750MPa以上的超细晶热轧双相钢及其板材制造方法》(公开号CN101880825A)公开的钢板抗拉强度达到750MPa以上，但钢板中含有一定量的Si元素，会恶化钢板表面质量，同时其轧后采用低温卷取工艺。
《一种抗拉强度700MPa级的热轧双相钢板制造方法》(公开号 CN101279330A)公开的钢板抗拉强度达到700MPa，成分中采用 C-Si-Mn-Cr-Mo-Nb成分体系，Si含量较高，达到0.50-0.70％，会恶化钢板表面质量。
综上，开发具有良好综合性能的800MPa级超细晶铁素体和马氏体热轧双相钢板具有广泛的应用空间，适用于汽车行业轻量化发展需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种可应用于汽车车轮和底盘等部件，减重效果明显800MPa级超细晶铁素体和马氏体热轧双相钢板及其制造方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种性能优良的800MPa级热轧双相钢板，其特征在于，该钢板的成分按重量百分比计如下：C：0.04％～0.08％、Si：0-0.10％、Mn： 1.6％～2.0％、Als：0.20％～0.40％、Mo：0.50％～0.80％、Nb：0.02％～0.05％、 Ti：0.02％～0.05％、P<0.02％、S<0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述钢板的最终组织为铁素体+马氏体，其中铁素体体积分数为 85％～95％，铁素体平均晶粒尺寸为2～3μm之间，马氏体体积分数为 5％～15％。
所述钢板的抗拉强度＞800MPa，屈强比≤0.61，延伸率≥20％，n 值≥0.16。
本发明成分设计理由如下：
C:碳是钢中最主要的固溶强化元素，是钢材强度的保证，同时也是双相钢中马氏体形成的必要元素。考虑到焊接性、成形性等，碳含量不能过高，而碳含量太低则不易得到铁素体和马氏体双相组织，本发明中碳的最优范围为0.04％-0.08％。
Si：硅是铁素体形成元素，可以促进奥氏体向铁素体转变时碳向奥氏体的偏聚，对铁素体中的固溶碳有“清除”和“净化”作用，促进先共析铁素体的形成，提高残余奥氏体的稳定性。然而，钢中过高的硅会恶化钢板表面质量，本发明中采用低硅成分设计，硅含量为0-0.10％。
Mn：锰是典型的奥氏体稳定化元素，显著提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可显著推迟珠光体转变以及贝氏体转变。本发明中选定锰含量为1.6％-2.0％。
Al：铝对临界区加热时奥氏体形态的影响与Si相似，即铝也促使马氏体呈纤维状形态，铝还可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。本发明中Als的范围为0.20％-0.40％。
P：磷能使马氏体岛的形态发生显著变化，使马氏体岛尺寸变细小，且均匀分布。磷的另一影响是提高α相的形成温度，扩大形成α相的温度范围。但磷含量过多，会使钢板的加工性恶化，因此将其上限定为0.02％.
S：硫通过形成MnS等硫化物夹杂，成为裂纹的起点而使加工性能恶化，因此含量越少越好，将其上限定为0.005％。
Mo:钼具有固溶拖拽作用，强烈延迟奥氏体向铁素体和珠光体的相变，同时钼还起到固溶强化的作用，能够较大程度提高了钢材的强度。本发明中钼的最优范围为0.50％-0.80％。
Nb：固溶状态的铌能够抑制热变形过程中静态和动态再结晶，提高再结晶终止温度，增大了连轧过程中后部分机架的应变累积，促进奥氏体向铁素体的转变，并铁素体晶粒得到细化。铌与碳和氮结合形成小的碳氮化物也可延迟再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，并有明显细晶强化效果。但铌含量过高会对铁素体相变产生不利影响，因此本发明中铌含量的最优范围在0.02％-0.05％。
Ti：钛具有析出强化、细晶强化和抑制奥氏体再结晶等作用，此外，在钢中加入一定量的钛能够改善钢的焊接性能。本发明中钛含量的最优范围在0.02％-0.05％。
本发明提供的技术方案之二是一种性能优良的800MPa级热轧双相钢板的制造方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却，
(1)加热：连铸板坯在加热炉中加热到1100～1150℃,并保温1-2 小时；在保证板坯中合金元素完全固溶和板坯成分均匀的前提下，控制原始奥氏体晶粒尺寸。
(2)轧制：采用两阶段控制轧制，未再结晶区压下率大于80％，未再结晶区终轧温度为780～840℃。
(3)冷却：终轧后采用快速冷却+空冷+快速冷却的冷却模式，其中第一段快速冷却速度＞50℃/s，将钢板冷却至640-680℃后空冷，空冷时间为6～10s，空冷后进行第二段快速冷却，冷速＞50℃/s，直接将钢板冷却至卷取温度，卷取温度为450～500℃。卷取温度过高组织中易出现珠光体，过低组织中会出现贝氏体组织，成品厚度为 2.0～4.0mm。
本发明的有益效果在于：
1.钢板强度达到800MPa以上，铁素体含量达到85-95％，钢板具有良好的强度和延伸率配合，具有优良的成形性能；
2.成分设计以Al代Si，提高钢板表面质量；
3.冷却工艺易于实现，同时由于卷取温度相对较高，对钢厂的卷取能力要求较低。
附图说明
图1为本发明实施例1显微组织金相图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行冶炼、连铸、加热、轧制、冷却；
(1)加热：连铸板坯在加热炉中加热到1100～1150℃,并保温 1～2h；所述连铸板坯厚度为120～230mm,所述加热炉采用步进式加热炉。
(2)轧制：采用两阶段控制轧制，未再结晶区压下率大于80％，未再结晶区终轧温度为780～840℃。
(3)冷却：终轧后采用快速冷却+空冷+快速冷却的冷却模式，其中第一段快速冷却速度＞50℃/s，将钢板冷却至640-680℃后空冷，空冷时间为6～10s，空冷后进行第二段快速冷却，冷速＞50℃/s，直接将钢板冷却至卷取温度，卷取温度为450～500℃。卷取温度过高组织中易出现珠光体，过低组织中会出现贝氏体组织，成品厚度为 2.0-4.0mm。
本发明实施例钢的成分见表1。本发明实施例钢的主要工艺参数见表2。本发明实施例钢的组织及力学性能性能见表3。
表1本发明实施例钢的成分(wt％)
编号 C Si Mn P S Als Mo Nb Ti
1 0.041 0.05 1.87 0.018 0.004 0.40 0.75 0.048 0.038
2 0.052 0.08 1.90 0.016 0.003 0.30 0.72 0.045 0.032
3 0.055 0.07 1.88 0.014 0.002 0.35 0.67 0.040 0.023
4 0.062 0.02 1.95 0.015 0.002 0.30 0.65 0.035 0.038
5 0.075 0.03 1.92 0.016 0.004 0.25 0.53 0.028 0.042
注：余量为Fe及不可避免的微量杂质
表2本发明实施例钢的主要工艺参数
表3本发明实施例钢的组织及力学性能性能
为了表述本发明，在上述中参照附图通过实施例对本发明恰当且充分地进行了说明，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种性能优良的800MPa级热轧双相钢板，其特征在于，该钢板的成分按重量百分比计如下：C：0.04％～0.08％、Si：0-0.10％、Mn：1.6％～2.0％、Als：0.20％～0.40％、Mo：0.50％～0.80％、Nb：0.02％～0.05％、Ti：0.02％～0.05％、P<0.02％、S<0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述一种性能优良的800MPa级热轧双相钢板，其特征在于，所述钢板的最终组织为铁素体+马氏体，其中铁素体体积分数为85％～95％，铁素体平均晶粒尺寸为2～3μm之间，马氏体体积分数为5％～15％。
3.一种权利要求1或2所述的一种性能优良的800MPa级热轧双相钢板的制造方法，包括冶炼、连铸、加热、轧制、冷却，其特征在于：
(1)加热：连铸板坯加热到1100℃～1150℃,并保温1～2h；
(2)轧制：采用两阶段控制轧制，未再结晶区压下率大于85％，未再结晶区终轧温度为780℃～840℃；
(3)冷却：终轧后采用快速冷却+空冷+快速冷却的冷却模式，其中第一段快速冷却速度＞50℃/s，将钢板冷却至640℃～680℃后空冷，空冷时间为6s～10s，空冷后进行第二段快速冷却，冷速＞50℃/s，直接将钢板冷却至卷取温度，卷取温度为450℃～500℃。
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