CN110129668B

CN110129668B - 一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢及其制备方法

Info

Publication number: CN110129668B
Application number: CN201910340057.9A
Authority: CN
Inventors: 刘华赛; 韩赟; 谢春乾; 王海全; 蒋光锐; 姜英花; 邱木生; 李翔宇; 刘广会
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2039-04-25
Also published as: CN110129668A

Abstract

本发明涉及一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢及其制备方法，属于钢铁冶炼技术领域；本发明提供的合金化热镀锌复相钢包括如下化学成分：C：0.08‑0.11％，Si：0.2‑0.6％，Mn：2.1‑2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.1‑0.3％，Cr：0.2‑0.5％，Mo：0.1‑0.4％，Ti：0.03‑0.06％，Nb：0.03‑0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质；金相组织包括铁素体和贝氏体和马氏体，并具有强化析出相；本发明提供的合金化热镀锌复相钢，具有抗拉强度＞1000MPa，屈强比低，延伸率达14％，扩孔率达69％，具备良好翻边扩孔性能、成形性能和焊接性能。

Description

一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢及其制备方法。

背景技术

近年来，随着汽车工业的发展和节能减排的需要，提高整车的安全性并且降低车身重量成为汽车工业发展的主要趋势。为了应对这一趋势，欧美等国一些汽车制造商在新发布的高端车型上面采用了越来越多的铝合金及碳纤维材料，以实现提高安全性并且减重的目的。需要指出的是，铝合金和碳纤维材料价格昂贵，并不适合家用经济型轿车使用，因此越来越多的高强钢被应用于白车身制造，以实现提高安全性并且整车减重。

传统的双相钢具有较低的屈强比以及较高的加工硬化速率，非常适合于制造成形较为复杂的汽车零部件。但是对于具有翻边扩孔要求的汽车零部件来说，双相钢由于其组织特点，在实际使用中发生大量的扩孔开裂，难以满足设计要求。实际生产中，合金化工艺需要将热浸镀带钢加热到一定温度进行合金化反应，因此在该温度下保持组织的稳定性也成为一个难点，此外，热浸镀带钢时，过高或过低的锌液铝含量将导致合金化镀层反应过慢或过快，严重影响镀层质量。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢及其制备方法，解决如何在保证1000MPa级合金化热镀锌复相钢具有低屈强比、高延伸率的基础上，提高其扩孔率，使其具备良好翻边扩孔性能、成形性能和焊接性能。

本发明提供一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢，按重量百分比计，包括如下化学成分：C：0.08-0.11％，Si：0.2-0.6％，Mn：2.1-2.6％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.1-0.3％，Cr：0.2-0.5％，Mo：0.1-0.4％，Ti：0.03-0.06％，Nb：0.03-0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质；金相组织包括铁素体+贝氏体+马氏体，并具有强化析出相。

进一步的，按重量百分比计，包括如下化学成分：C：0.09-0.1％，Si：0.35-0.45％，Mn：2.3-2.5％，P：≤0.01％，S：≤0.008％，Al：0.15-0.25％，Cr：0.25-0.35％，Mo：0.1-0.3％，Ti：0.04-0.05％，Nb：0.035-0.045％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，按体积百分比计，所述铁素体含量为30-60％，所述贝氏体含量为15-35％，所述马氏体含量为25-35％。

本发明还提供一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢的制备方法，包括如下步骤：

S1:将含有所述化学成分的钢水铸造成钢坯；

S2:所述钢坯经加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，制得热轧卷；

S3:所述热轧卷经酸洗、冷轧工序，制得冷硬带钢；

S4:所述冷硬带钢经连续退火、热镀锌、合金化、光整工序，卷取制得合金化热镀锌复相钢，所述热镀锌工序中，锌锅锌液铝质量含量为0.12-0.14％。

进一步的，S2中，所述加热温度≥1200℃，所述粗轧出口温度为1000-1060℃，所述精轧的终轧温度为850-890℃，所述卷取温度为540-580℃。

进一步的，S3中，所述冷轧压下率为50-60％。

进一步的，S4中，所述连续退火工序中，将所述冷硬带钢加热至780-820℃并保温，然后缓冷至660-700℃，再以20-30℃/s冷却速率快冷至镀锌温度455-465℃；所述保温时间为300-400s。

进一步的，S4中，所述热镀锌工序中，炉内氧百万分比浓度含量为5-15ppm，炉内露点为-40-20℃。

进一步的，S4中，所述合金化工序中，合金化温度为510-530℃，合金化保温时间为25-29s。

进一步的，S4中，所述光整工序中，光整延伸率为0.4-0.6％。

本成分设计的原理及思路如下：

C元素作为超高强钢的重要固溶强化元素，可以整体提高材料的强度。但是合金中C元素含量过低则会导致材料的强度偏低，达不到1000MPa，而C元素过高会明显影响产品的焊接性能，因此在本发明中将C含量控制在合适的范围。

Si元素也是一种强化元素，而且它在固溶强化的时候不进入渗碳体，可以抑制碳化物的析出。同时在两相区Si可以促进C从铁素体向奥氏体中扩散，起到净化铁素体的作用。

Mn也是一种固溶强化元素，同时也是奥氏体稳定元素，Mn的添加可以阻止冷却过程中奥氏体向珠光体的转变，提高材料的淬透性。当Mn含量过低时，残余奥氏体稳定性较差，而Mn含量过高则会导致P和S元素的偏聚，从而恶化材料的加工性能。

P和S元素作为杂质元素，其中P元素固溶存在于铁素体，会使材料的韧性变差，因此P元素含量越低越好；而S元素则会与Mn元素发生相互作用形成MnS，影响材料的扩孔性能和耐蚀性能，因此S元素的含量也是越低越好，在本发明中将P含量上限设定为0.01％，S含量上限设定为0.008％。

Al在钢中可以促进铁素体的形成，由于合金化热镀锌复相钢Si元素会影响镀层质量，因此在本发明中采用以Al代替部分Si，但是由于Al的添加浇铸时会导致钢水的粘度较大堵塞水口，因此Al的含量也不能过高，在本发明中将Al元素的含量设定为0.1-0.3％。

Cr同样为强化元素，同时可以提显著提高材料的淬透性，但是当Cr含量过低时则会导致强度不足，因此Cr元素的含量需控制在合适的范围。

Mo元素的作用与Cr元素类似，对提高材料的强度有显著的影响，可以延缓冷却过程中珠光体的形成，但是Mo元素价格较高，过度添加对成本不利，因此Mo元素的含量需控制在合适的范围。

Ti元素可以与C、N等元素形成TiC析出，可以显著提高材料的屈服强度，同时Ti元素可以阻止铁素体晶粒长大从而使晶粒细化提高强度，尤其可通过析出提高铁素体的强度，因此Ti元素的含量需控制在合适的范围。

Nb元素的作用与Ti元素的作用十分相似，可以与C、N等元素形成Nb析出，同时可以阻止铁素体晶粒长大从而使晶粒细化提高强度，因此Nb元素的含量需控制在合适的范围。

相比于现有技术，本发明具有以下优点：

1、本发明为获得良好翻边扩孔性能、成形性能和焊接性能的1000MPa级合金化热镀锌复相钢，一方面，采用了低C设计，这样可以降低材料的C当量，获得良好的焊接性能；同时，添加适量析出强化元素Ti、Nb，与材料中的C结合在铁素体基体中析出细小弥散的TiC、NbC、TiN、NbN颗粒，从而起到析出强化的作用从而提高铁素体的强度，接着，在连续退火过程中控制冷却速度，使最终组织中获得一定量的贝氏体，作为中间相，降低铁素体和马氏体的强度差，起到提高扩孔性能的作用；另一方面，在生产过程中严格控制锌锅中锌液铝含量为0.12-0.14％，使镀层得到适宜的相组成，降低冲压时粉化的程度。

2、本发明提供的合金化热镀锌复相钢，具有抗拉强度＞1000MPa，屈强比低，延伸率达14％，扩孔率达69％，具备良好翻边扩孔性能、成形性能和焊接性能。

说明书附图

图1为本发明1000MPa级合金化热镀锌复相钢的退火工艺曲线图。

图2为本发明1000MPa级合金化热镀锌复相钢的金相组织图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明提供一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢，按重量百分比计，包括如下化学成分：C：0.08％～0.11％，Si：0.3～0.5％，Mn：2.1～2.5％，P：≤0.01％，S：≤0.01％，Al：0.1％～0.3％，Cr：0.2～0.4％，Mo：0.1～0.3％，Ti：0.03～0.06％，Nb：0.03％～0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质；

上述一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢的制备方法，包括如下步骤：

S1:将含有所述化学成分的钢水铸造成钢坯；

S3:所述热轧卷经酸洗、冷轧工序，制得冷硬带钢；

S2中，所述加热温度≥1200℃，所述粗轧出口温度为1000-1060℃，所述精轧的终轧温度为850-890℃，所述卷取温度为540-580℃。

S3中，所述冷轧压下率为50-60％。

S4中，所述连续退火工序中，将所述冷硬带钢加热至780-820℃并保温，然后缓冷至660-700℃，再以20-30℃/s冷却速率快冷至镀锌温度455-465℃；所述保温时间为300-400s。

S4中，所述热镀锌工序中，炉内氧百万分比浓度含量为5-15ppm，炉内露点为-40-20℃％。

S4中，所述合金化工序中，合金化温度为510-530℃，合金化保温时间为25-29s。

S4中，所述光整工序中，光整延伸率为0.4-0.6％。

合金化热镀锌复相钢的化学成分如表1所示。

表1

化学成分	C	Si	Mn	P	S	Al	Cr	Mo	Ti	Nb
											成分1	0.09	0.41	2.41	0.005	0.005	0.22	0.28	0.22	0.045	0.044
成分2	0.10	0.39	2.43	0.005	0.005	0.18	0.31	0.25	0.044	0.043
											成分3	0.08	0.2	2.1	0.002	0.002	0.1	0.2	0.1	0.03	0.03
成分4	0.11	0.6	2.6	0.01	0.01	0.3	0.5	0.4	0.06	0.05

本发明实施例1-8的热镀锌退火工艺和成品力学性能如表2所示。

表2

从表2可知，本发明提供的合金化热镀锌复相钢，具有良好的翻边扩孔性能，且具有抗拉强度＞1000MPa和高屈强比。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种1000MPa级合金化热镀锌复相钢的制备方法，按重量百分比计，所述钢包括如下化学成分：C：0.10％，Si：0.39％，Mn：2.43％，P：0.005％，S：0.005％，Al：0.18％，Cr：0.31％，Mo：0.25％，Ti：0.44％，Nb：0.043％，余量为Fe及不可避免的杂质；金相组织包括铁素体和贝氏体和马氏体，并具有强化析出相，按体积百分比计，所述铁素体含量为30-60％，所述贝氏体含量为15-35％，所述马氏体含量为25-35％，所述合金化热镀锌复相钢的光整延伸率可达0.5％，扩孔率可达67％或69％，包括如下制备步骤：

S1:将含有所述化学成分的钢水铸造成钢坯；

S2:所述钢坯经加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序，制得热轧卷，所述加热温度≥1200℃，所述粗轧出口温度为1000-1060℃，所述精轧的终轧温度为850-890℃，所述卷取温度为540-580℃；

S3:所述热轧卷经酸洗、冷轧工序，制得冷硬带钢，所述冷轧压下率为50-60％；

S4:将所述冷硬带钢加热至780-820℃并保温，然后缓冷至660-700℃，再以20-30℃/s冷却速率快冷至镀锌温度455-465℃、热镀锌、合金化、光整工序，卷取制得合金化热镀锌复相钢，所述热镀锌工序中，锌锅锌液铝质量含量为0.12-0.14％,炉内氧百万分比浓度含量为5-15ppm，炉内露点为-40-20℃，所述保温时间为300-400s，合金化温度为510-530℃，合金化保温时间为25-29s。