CN110016615B - 一种冷轧双相钢dp780及其柔性化生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷轧双相钢制备技术领域，涉及一种冷轧双相钢DP780及其柔性化生产方法。其成分按重量百分比计，包括C：0.13～0.17，Si：0.10～0.40，Mn：1.0～1.2，Ti：0.01～0.04，Cr：0.10～0.20，Al：0.02～0.06，P：≤0.015，S：≤0.010，其余为Fe和不可避免杂质；经过该方法制备的冷轧双相钢DP780组织分布均匀，马氏体体积分数＜20％，平均晶粒尺寸3‑4μm，屈服强度400～650MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率A₈₀≥18％，n_10‑20/Ag值≥0.14，r₉₀值≥0.8，BH₂≥50MPa，可以满足汽车厂个性化及高成形性能需求。

Description

一种冷轧双相钢DP780及其柔性化生产方法

技术领域

本发明属于冷轧双相钢制备技术领域，涉及一种冷轧双相钢DP780及其柔性化生产方法。

背景技术

汽车车身轻量化已经成为减少废气排放和降低燃油消耗的有效方法，双相钢以其低屈强比、高初始加工硬化速率和良好强韧性等优点，在汽车车身制造中成为应用量最大的先进高强钢，针对汽车厂个性化需要，通过生产过程工艺控制，研发一种适用于不同标准要求的冷轧双相钢。

该冷轧双相钢常用的制备方法，现有技术如下：文献1：主要述及通过合理的、经济的、低成本成分设计并有效地控制各工序段的关键工艺参数，实现采用一种成分体系可生产表面质量良好的400～440MPa、450～490MPa及510～580MPa三种屈服强度级别的冷轧DP780钢。

文献2：主要述及采用低Si成分设计，通过合理的、经济的、低成本成分设计并有效地控制各工序段的关键工艺参数，实现采用一种成分体系可生产厚度规格为0.7～1.6mm、表面质量良好的490MPa、590MPa及780MPa三种抗拉强度级别的冷轧双相钢产品。

文献3：主要述及过对一种成分的钢采取相同的淬火热处理后，再分别进行不同温度的回火热处理，得到不同强度、硬度级别的钢板。

以上技术方案均考虑了企业成本，利用一种成分体系实现不同强度要求的高强钢制备，而冷轧双相钢DP780在以冲压成形方式生产汽车B柱、座椅框架等形状较复杂的部件时，尤其在小半径弯曲、拉伸凸缘这类局部成形过程中，往往出现开裂现象，因此汽车厂对高成形性能材料的需求迫切。同时，因不同车型及零件的设计需求，汽车厂对冷轧双相钢DP780性能指标要求也各有差别，如屈服强度要求、延伸率要求、n值、r值及BH2值要求，以上技术方案未考虑汽车厂对高成形性能的需求，基于上述情况，有必要制备一种组织性能均匀，具备良好成形性能，能满足汽车厂个性化需求，对于钢铁生产企业有利于降本增效的冷轧双相钢DP780。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明通过成分设计及过程工艺控制实现良好的组织性能，满足汽车厂对高成形性能材料及个性化需求；降低了合金成本、生产过程能源辅料消耗及管理运营成本，利用一种成分通过组织性能柔性化调控技术，制备不同标准要求的冷轧双相钢DP780。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

该冷轧双相钢DP780的生产工艺流程为：

(炼钢)铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→(热轧)加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取→(冷轧)开卷、焊接→酸洗、冷轧→连续退火→平整→表面、性能检验→包装→出厂。

本专利技术的目的在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种冷轧双相钢DP780的制备方法，经过该方法制备的冷轧双相钢DP780，组织分布均匀，马氏体体积分数＜20％，平均晶粒尺寸3-4μm，屈服强度400～650MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率A₈₀≥18％，n_10-20/Ag值≥0.14，r₉₀值≥0.8，BH₂≥50MPa，成形性能良好，可以满足汽车厂个性化及高成形性能需求，简化生产过程管理及降低成本。

本专利的解决方案是：

化学成分设计，其成分按重量百分比计：

C：0.13～0.17，Si：0.10～0.40，Mn：1.0～1.2，Ti：0.01～0.04，Cr：0.10～0.20，Al：0.02～0.06，P：≤0.015，S：≤0.010，其余为Fe和不可避免杂质；

热轧工艺设计

终轧温度：850℃；卷取温度：550℃。

冷轧、退火及平整工艺设计

冷轧压下率＞60％；

退火工艺：保温温度780℃，缓冷温度630℃，快冷及过时效温度230℃，工艺速度＞100m/min；

平整工艺：0.2～0.8±0.1％。

在低碳硅锰成分体系的基础上，提高C含量部分替代Mn和Cr以满足淬透性及抗拉强度，适当添加Ti元素组织细化及提高基体强度，旨在不添加价格昂贵合金元素如Nb、Mo，添加适量的Ti元素，通过工艺控制实现高成形性能并满足不同标准要求的冷轧双相钢DP780。

为满足较高的强度及良好的组织性能，通常冷轧双相钢DP780合金添加量较高，如Nb、Ti、Cr、Mo等，随着利润的降低，这一问题显得越发明显，同时市场对产品质量要求越来越高，特别是稳定的力学性能和良好的成形性能，因车型及零部件设计的需要，汽车企业对冷轧双相钢DP780的要求各异，为降低成本，利用组织性能柔性化控制技术制备一种满足不同需求的高成形性能冷轧双相钢DP780。

本申请鉴于当前制备方法存在一定弊端，从以下3个方面加以改善。

(1)低成本合金设计；

(2)热轧工艺优化；

(3)冷轧、退火及平整工艺优化。

本申请中化学成分设计中提高C含量至0.13～0.17，以满足淬透性及抗拉强度的需求，仅添加0.10～0.20的Cr和0.01～0.04的Ti来调整屈服强度；

热轧工艺中加热温度为1200℃，保温时间为1～1.5h，终轧温度为850℃，卷取温度为550℃，冷却模式采用前段冷却，以低保温方式降低能耗改善表面质量，550℃相变进入贝氏体区，通过低温卷取方式引入部分贝氏体组织，并结合Ti元素细化组织的优势改善因热轧原始组织；

以780℃温度进行两相区退火，保温时间＞60s，以630℃温度缓冷处理，之后快冷到230℃，并在此温度下进行过时效处理，处理时间为800s，最后终冷到室温。控制冷轧双相钢中的马氏体含量(＜20％)、形态、分布及硬度，以满足抗拉强度、延伸率、n值、r值和BH值要求，通过平整工艺，调整加工硬化程度，来满足不同屈服强度的要求。

本发明的有益效果：

通过采用本申请的工艺方法，解决了以往工艺所造成的组织分布不均，性能波大而造成的冲压开裂。此工艺制备的双相钢DP780马氏体含量＜20％，呈弥散分布，铁素体含量高，平均晶粒尺寸约为4μm；材料塑性良好，均匀变形能力强，组织无带状分布，成形过程中材料流动性好，因此n值和r值较高，同时低温退火保证固溶C原子存在，在低温快冷及过时效过程中不形成碳化物，有利于最终烘烤性能的提高，可满足汽车厂对高成形性能材料的需求，合金及生产过程成本较低。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明所述钢板热轧原始组织的电镜图；

图2为本发明所述钢板冷轧成品组织的扫描电镜图；

图3为本发明所述钢板的成形极限图。

具体实施方式

通过如下实施例对本发明进行详细说明：

实施例1

一种冷轧双相钢DP780，生产工艺流程为：炼钢铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→热轧加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取→冷轧开卷、焊接→酸洗、冷轧→连续退火→平整→表面、性能检验→包装→出厂；冷轧双相钢DP780其成分按重量百分比计：C：0.15，Si：0.20，Mn：1.1，Ti：0.02，Cr：0.10～0.20，Al：0.04，P：≤0.015，S：≤0.010，其余为Fe和不可避免杂质，即经炼钢-热轧-冷轧-退火制备过程，利用一种成分通过生产过程工艺控制，得到屈服强度400～650MPa，抗拉≥780MPa，延伸率A₈₀≥18％，n_10-20/Ag值≥0.14，r₉₀值≥0.8，BH₂≥50MPa的性能指标。热轧工艺设计：终轧温度：850℃；卷取温度：550℃。冷轧、退火及平整工艺设计，冷轧压下率＞60％；退火工艺：保温温度780℃，缓冷温度630℃，快冷及过时效温度230℃，工艺速度＞100m/min；平整工艺：0.2～0.8±0.1％。

鉴于热轧及退火工艺存在一定弊端，因此从以下4个方面加以改善；

(1)热轧卷组织中引入第三相贝氏体，使因合金富集而造成的连续带状分布的珠光体呈断续分布，结合相变曲线及综合考虑扁卷问题，确定550℃的卷取温度；

(2)结合成分设计进行平衡相图计算，确定两相区退火温度，低温退火增大铁素体含量，控制马氏体含量＜20％，通过降低退火温度避免组织粗大，以获得细晶强化效果，通过降低马氏体含量使得马氏体分布进一步弥散，提高变形协调能力进而提高塑性；

(3)此双相钢Mf点300℃，为在马氏体含量较低水平下等到抗拉强度符合要求产品，选择快冷温度为230℃，退火工艺速度大于100m/min，换算成冷速为＞60℃/s，低快冷温度等效的提高了快冷速度，相变驱动力更大，奥氏体转变成的马氏体板条间距更细，马氏体自身硬度更高，同时等温回火改善综合性能，有效提高延伸率、n值、r值及BH值。

(4)平整延伸率在0.2～0.6±0.1％范围内进行位错密度调控，满足汽车厂对不同屈服强度冷轧双相钢DP780的需求。

如图1、2所示，为热轧原始组织、冷轧成品组织的电镜图；550℃相变进入贝氏体区，本发明通过低温卷取方式引入部分贝氏体组织，并结合Ti元素细化组织的优势改善因热轧原始组织，从电镜照片可以看出，成品组织中马氏体分布均匀弥散。从电镜照片可以看出，成品组织中马氏体分布均匀弥散，有利于协调变形，可以提高成形性能。如图3所示为成形极限图，是钢板成形性能最直观的一种评价方法，说明成形性能良好；v型曲线最低点对应的数值为0.15，数值越大越好，对于这个级别的双相钢表示成形性能是非常好的。

实施例2

通过冲压成形方式制造座椅加强件

冷轧双相钢DP780生产工艺流程为：炼钢铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→热轧加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取→冷轧开卷、焊接→酸洗、冷轧→连续退火→平整→表面、性能检验，成分按重量百分比计，包括C：0.13，Si：0.10，Mn：1.0，Ti：0.01，Cr：0.10，Al：0.02，P：≤0.015，S：≤0.010，其余为Fe和不可避免杂质。经炼钢-热轧-冷轧-退火制备过程，利用一种成分通过生产过程工艺控制，得到冷轧双相钢DP780的马氏体体积分数约为16％，平均晶粒尺寸3μm，屈服强度425MPa，抗拉强度≥815MPa，延伸率A₈₀≥22.5％，n_10-20/Ag值≥0.16，r₉₀值≥0.95，BH₂≥56。再经过冲孔→冲压→翻边→扩孔工序最终制成成品零件，合格率100％。

实施例3

冷轧双相钢DP780生产工艺流程为：炼钢铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→热轧加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取→冷轧开卷、焊接→酸洗、冷轧→连续退火→平整→表面、性能检验，成分按重量百分比计，包括C：0.13，Si：0.10，Mn：1.0，Ti：0.01，Cr：0.10，Al：0.02，P：≤0.015，S：≤0.010，其余为Fe和不可避免杂质；本实施例中冷轧双相钢DP780的马氏体体积分数约为19％，平均晶粒尺寸4μm，屈服强度613MPa，抗拉强度≥835MPa，延伸率A₈₀≥22％，n_10-20/Ag值≥0.16，r₉₀值≥0.9，BH₂≥63。再经冲孔→焊接→纵向辊压成形→点焊→弯曲成形→剪切→定尺线切割工序最终制成成品零件，合格率100％。

本申请的冷轧双相钢DP780主要应用于加强件及结构件，如座椅加强件、防撞梁等。座椅加强件变形量较大且成形过程复杂，需采用低屈服，高n值及r值的双相钢；对于防撞梁，主要采用辊压成形方式，形状简单，变形量不大，主要采用高屈服强度双相钢，对n值及r值要求相对不高。本专利的冷轧双相钢DP780以低合金加入量、低马氏体含量、良好的组织分布及优良的成形性能，可满足不同要求零件的应用，符合绿色、安全、成本等方面的要求。以低成本高成形性能的优势，本专利的冷轧双相钢DP780已被广泛用于替换国内外先进钢铁企业产品，市场占有率稳步提高。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.一种冷轧双相钢DP780的柔性化生产方法，其特征在于，所述冷轧双相钢DP780成分按重量百分比计，包括C：0.13~0.17，Si：0.10~0.40，Mn：1.0~1.2，Ti：0.01~0.04，Cr：0.10~0.20，Al：0.02~0.06，P：≤0.015，S：≤0.010，其余为Fe和不可避免杂质；该双相钢组织分布均匀，马氏体体积分数＜20%，平均晶粒尺寸3-4μm，屈服强度400~650MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率A₈₀≥18%，n_10-20/Ag值≥0.14，r₉₀值≥0.8，BH₂≥50MPa；

其中冷轧双相钢DP780的柔性化生产方法，生产工艺流程为：炼钢铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→热轧加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取→冷轧开卷、焊接→酸洗、冷轧→连续退火→平整→表面、性能检验→包装→出厂；

热轧工艺设计中终轧温度：850℃；卷取温度：550℃；

冷轧、连续退火及平整工艺设计中冷轧压下率＞60%；

连续退火工艺中保温温度780℃，缓冷温度630℃，快冷及过时效温度230℃，工艺速度＞100m/min；

平整工艺延伸率在0.2~0.6 %范围内进行位错密度调控。

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