CN110343969A - 高强度热镀锌复相钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高强度热镀锌复相钢及其生产方法,属于复相钢冶金技术领域。本发明提供的热镀锌复相钢化学成分包括C:0.06~0.13%,Si:0.20~0.50%,Mn:1.50~2.00%,P≤0.025%,S≤0.005%,Mo:0.10~0.60%,Al:0.02~0.08%,Nb:0.010~0.070%,Ti:0.050~0.120%,N≤0.006%,制备方法包括冶炼、热轧、酸轧、热镀锌退火工序,热镀锌退火采用预氧化还原工艺。本发明制备的热镀锌复相钢成形性能、焊接性能和镀锌性能优良,达到高强度高延伸的要求。
Description
技术领域
本发明属于复相钢冶金技术领域,具体涉及高强度热镀锌复相钢及其生产方法。
背景技术
随着汽车轻量化技术的发展,汽车用钢朝着高强钢方向发展已成为必然趋势。复相钢具有高抗拉强度和优良塑性等特点,成为汽车用首选高强钢。
专利(CN109023106A)公开了一种冷轧热镀锌复相钢及其制备方法,其化学成分重量百分比分别为:C:0.08~0.12%,Si:0.3~0.6%,Mn:2.0~2.5%,P:≤0.02%,S:≤0.015%,Al:0.1~0.4%,Cr:0.2~0.5%,Mo:0.1~0.4%,Nb:0.03~0.06%,Ti:0.03~0.06%,B:0.002~0.003%,余量为Fe及不可避免的杂质。尽管通过其化学成分和制备方法得到热镀锌复相钢,但其Mn含量较高,并且添加了Cr和B,成本和轧制负荷明显增加。
专利(CN108486500A)公开了一种冷轧热镀锌复相钢及其生产方法,其化学成分百分比为:C:0.05~0.13%,Si:0.1~0.5%,Mn:1.5~2.5%,P≤0.015%,S≤0.015%,Al:0.1~0.6%,Cr:0.2~0.6%,Mo:0.1~0.5%,Nb:0.01~0.06%,Ti:0.01~0.06%,余量为Fe及不可避免的杂质。尽管通过其化学成分和制备方法得到热镀锌复相钢,但是其添加了Cr,成本和轧制负荷明显增加。
专利(CN105247089A)公开了一种高强度热浸镀锌复相钢带材生产方法,其化学成分百分比为:C:0.13~0.19%,Mn:1.70~2.50%,Si:≤0.15%,Al:0.40~1.00%,Cr:0.05~0.25%,Nb:0.01~0.05%,P:≤0.10%,Ca:≤0.004%,S:≤0.05%,N:≤0.007%,其中0.40%<Al+Si<1.05%且Mn+Cr>1.90%,并且该钢带材具有复相显微组织,该复相显微组织以体积百分比计包含8~12%残余奥氏体、20~50%贝氏体、少于10%马氏体,余量为铁素体。尽管通过其化学成分和制备方法得到热镀锌复相钢,但是其C和Mn含量较高,焊接性降低。添加了Cr,成本和轧制负荷明显增加。
综上所述,现有发明主要单方面考虑了复相钢的力学性能,没有综合考虑成形性能、镀锌性能和焊接性能等因素。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题,本发明提供高强度热镀锌复相钢,以重量百分比计所述双相钢的化学成分包括C:0.06~0.13%,Si:0.20~0.50%,Mn:1.50~2.00%,P≤0.025%,S≤0.005%,Mo:0.10~0.60%,Al:0.02~0.08%,Nb:0.010~0.070%,Ti:0.050~0.120%,N≤0.006%,余量为Fe及不可避免杂质。
作为优选的,本发明提供高成型性能高强度热镀锌复相钢,以重量百分比计所述双相钢的化学成分包括C:0.07~0.12%,Si:0.25~0.50%,Mn:1.60~1.90%,Mo:0.20~0.50%,Al:0.02~0.07%,Nb:0.020~0.060%,Ti:0.06~0.11%,P≤0.020%,S≤0.005%,N≤0.006%,余量为Fe及不可避免杂质。
本发明同时还公开了高强度热镀锌复相钢的生产方法,包括以下步骤:
(1)冶炼工序:根据设定的化学成分进行冶炼;
(2)热轧工序:将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷;
(3)酸轧工序:将上述热轧卷经过酸洗后冷轧;
(4)热镀锌退火工序:经过热镀锌退火后,制成所需热镀锌复相钢。
其中,步骤(1)冶炼工序根据上述高强度热镀锌复相钢的化学成分进行冶炼。
其中,步骤(2)热轧工序精轧开轧温度为1050~1150℃,终轧温度为860~930℃,卷取温度为590~650℃。
其中,步骤(3)酸轧工序冷轧压下率为40~50%。
其中,步骤(4)热镀锌退火工序先在氧化炉内进行加热,然后在有保护气氛的还原炉进行再结晶退火,最后在密封情况下进入锌锅进行热镀锌。进一步的,氧化炉内加热温度控制在720~780℃。
其中,步骤(4)热镀锌退火工序炉内保护气氛露点温度为-25~-60℃。
其中,退火温度为780~830℃,从退火温度快速冷却至锌池炉鼻温度440~460℃,其快冷速率CR1为50~80℃/s,镀锌后以4~10℃/s的终冷速率CR2冷却至室温。
本发明的有益效果:
本发明热镀锌双相钢采用低C、Mn以保证热镀锌复相钢的优良焊接性能,添加Nb、Ti通过晶粒细化和析出强化来提高其强度和韧性,采用低成本Si抑制碳化物析出使奥氏体充分富碳以提高其强度;本发明热镀锌退火采用预氧化还原工艺改善双相钢表面镀锌质量;本发明制备的热镀锌复相钢成形性能、焊接性能和镀锌性能优良,屈服强度为678~723MPa,抗拉强度为908~943MPa,伸长率(A80)为12.6~13.9%,BH2为43~48MPa,达到高强度高延伸的要求,具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为实施例1所得热镀锌复相钢的微观组织形貌图。
具体实施方式
本发明提供一种高强度热镀锌复相钢,以重量百分比计所述复相钢的化学成分包括C:0.06~0.13%,Si:0.20~0.50%,Mn:1.50~2.00%,P≤0.025%,S≤0.005%,Mo:0.10~0.60%,Al:0.02~0.08%,Nb:0.010~0.070%,Ti:0.050~0.120%,N≤0.006%,余量为Fe及不可避免杂质。
优选的,所述复相钢的化学成分以重量百分比计包括C:0.07~0.12%,Si:0.25~0.50%,Mn:1.60~1.90%,Mo:0.20~0.50%,Al:0.02~0.07%,Nb:0.020~0.060%,Ti:0.06~0.11%,P≤0.020%,S≤0.005%,N≤0.006%,余量为Fe及不可避免杂质。
本发明复相钢化学成分的设计思路如下:
碳:C作为复相钢最重要的组分之一,决定了钢板的强度、塑性和成形性能。C是钢铁材料中固溶强化效果最明显的元素,钢中固溶C含量增加0.1%,其强度可提高约450MPa。C含量过低时,奥氏体的稳定性和马氏体淬硬性下降,导致强度偏低,双相钢中一般不低于0.02%;C含量过高时,双相钢的塑性和焊接性能下降,复相钢中一般不高于0.15%。因此,本发明C含量为0.06~0.13%。
硅:Si能固溶于铁素体和奥氏体中提高钢的强度,其作用仅次于C、P,较Mn、Cr、Ti和Ni等元素强;Si还可以抑制铁素体中碳化物的析出,使固溶C原子充分向奥氏体中富集,从而提高其稳定性。然而,Si含量过高时,Si在加热炉中形成的表面氧化铁皮很难去除,增加了除磷难度;同时在退火过程中易向表面富集形成SiO2,从而导致漏镀等表面缺陷。因此,本发明Si含量为0.20~0.50%。
锰:Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂,也是钢中常用的固溶强化元素,双相钢中一般不低于1.20%。Mn既可与C结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用,也可溶于基体中增强固溶强化效果。Mn易与S结合形成高熔点化合物MnS,从而消除或削弱由于FeS引起的热脆现象,改善钢的热加工性能。Mn可以提高奥氏体稳定性,使C曲线右移,从而显著降低马氏体的临界冷却速率。但Mn含量过高时,易在退火过程中向表面富集,形成大量锰化物,从而导致表面镀锌质量下降。因此,在本发明中Mn含量为1.50~2.00%。
钼:Mo与Cr作用相似,明显迟珠光体和贝氏体转变,从而获得高体积分数的马氏体,以保证强度。另外,Mo氧化物吉布斯自由能与Fe氧化物相当,故Mo不会影响双相钢的表面镀锌质量,但其价格较昂贵。因此,在本发明中,Mo含量为0.10~0.60%。
铌:Nb在复相钢中主要以NbC形式存在,具有显著晶粒细化和弥散沉淀强化的作用。在热镀锌退火加热过程中,未溶解NbC颗粒可以钉扎铁素体晶界,从而起到细化晶粒的作用;退火温度增加至两相区时,NbC溶解温度较低,故充分溶解于基体中,同时固溶C原子向奥氏体中富集以提高其稳定性;在冷却过程中,铁素体中的NbC将重新析出,从而生产明显的沉淀强化。因此,Nb含量为0.010~0.070%。
钛:添加Ti,可以细化晶粒,降低时效性和冷脆性。Ti含量过低,强度不够,无法满足使用性能。Ti含量过高,会明显提高强度,影响使用性能,严重的会导致冲压零件开裂。因此,Ti含量选择为0.050%~0.120%为宜。
铝:Al是钢中常见的脱氧剂,同时可以形成AlN钉扎晶界,从而起到细化晶粒的作用;另外,Al与Si作用相似,可以抑制碳化物析出,从而使奥氏体充分富碳。因此,本发明中Al含量为0.02~0.08%。
本发明还提供高强度热镀锌复相钢的生产方法,当通过铸造板坯生产钢板时,具体可按照如下步骤进行:
(1)冶炼工序:根据上述所设计的化学成分进行冶炼,然后通过铸造成板坯;
(2)热轧工序:将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷,其中精轧开轧温度为1050~1150℃,终轧温度为860~930℃,卷取温度为590~650℃;
(3)酸轧工序:将上述热轧卷经过酸洗后冷轧成为冷轧薄带钢,其中冷轧压下率为40~50%;
(4)热镀锌退火工序:将上述冷轧薄带钢经过热镀锌退火后,制成所需热镀锌复相钢钢板。具体的,在炉内进行退火处理,从炉中取出冷却至一定温度,进入锌池热镀锌,其中炉内保护气氛露点温度为-25~-60℃,退火温度为780~830℃,从退火温度快速冷却至锌池炉鼻温度440~460℃,其快冷速率CR1为50~80℃/s,镀锌后以4~10℃/s的终冷速率CR2冷却至室温。其中,通过炉内保护气氛露点温度检测,确定炉内实际气体分压,从而控制合适的保护气氛(如氢气)含量。
为了改善复相钢表面镀锌质量,本发明还采用了预氧化还原工艺,具体的,在连续热镀锌生产线上,线内包含氧化炉和还原炉两部分,带钢先在氧化炉内进行加热,把带钢表面残存的轧制油等烧掉,净化表面,然后通过有保护气氛的还原炉进行再结晶退火,最后在密封情况下进入锌锅进行热镀锌。作为优选的,氧化炉内加热温度控制在720~780℃。
以下通过实施例和对比例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1
本实施例高成型性能高强度热镀锌双相钢按如下工艺进行生产:
(1)冶炼工序:C:0.096%,Si:0.29%,Mn:1.9%,Mo:0.36%,Als:0.049%,Nb:0.053%,P:0.020%,S:0.005%,N:0.004%,Ti:0.089%,然后通过铸造成板坯,厚度200mm;
(2)热轧工序:将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷,其中加热温度为1250℃,精轧温度为1080℃,终轧温度为860~900℃,卷取温度为590~630℃,热轧板厚度3.0mm;
(3)酸轧工序:将上述热轧卷经过酸洗后冷轧成为冷轧薄带钢1.4mm,其中冷轧压下率为53.3%;
(4)热镀锌退火工序:将上述冷轧薄带钢经过热镀锌退火后,制成所需热镀锌复相钢钢板。其中氧化炉中加热到750℃,还原炉内保护气氛露点温度为-25~-60℃,退火温度为821℃,从退火温度快速冷却至锌池炉鼻温度440~460℃,其快冷速率CR1为56℃/s,镀锌后以5.0℃/s的终冷速率CR2冷却至室温。
经检测,本实施例的热镀锌复相钢微观组织如图1所示,屈服强度723MPa,抗拉强度943MPa,伸长率A8012.6%,BH2为43MPa,本实施例的热镀锌复相钢C、Mn含量较低,微观组织由铁素体、马氏体、贝氏体组成,表面镀锌质量良好,具有良好的焊接性能,伸长率高,达到高强度高延伸的要求。
实施例2
本实施例高成型性能高强度热镀锌双相钢按如下工艺进行生产:
(1)冶炼工序:C:0.096%,Si:0.29%,Mn:1.9%,Mo:0.36%,Als:0.049%,Nb:0.053%,P:0.020%,S:0.005%,N:0.004%,Ti:0.089%,然后通过铸造成板坯,厚度200mm;
(2)热轧工序:将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷,其中加热温度为1250℃,精轧温度为1090℃,终轧温度为890~930℃,卷取温度为620~650℃,热轧板厚度3.5mm;
(3)酸轧工序:将上述热轧卷经过酸洗后冷轧成为冷轧薄带钢1.9mm,其中冷轧压下率为45.7%;
(4)热镀锌退火工序:将上述冷轧薄带钢经过热镀锌退火后,制成所需热镀锌复相钢钢板。其中氧化炉中加热到740℃,还原炉内保护气氛露点温度为-25~-60℃,退火温度为808℃,从退火温度快速冷却至锌池炉鼻温度440~460℃,其快冷速率CR1为55℃/s,镀锌后以6.0℃/s的终冷速率CR2冷却至室温。
经检测,本实施例的热镀锌复相钢屈服强度678MPa,抗拉强度908MPa,伸长率A8013.9%,BH2为48MPa,本实施例的热镀锌复相钢C、Mn含量较低,微观组织由铁素体、马氏体、贝氏体组成,表面镀锌质量良好,具有良好的焊接性能,伸长率高,达到高强度高延伸的要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.高强度热镀锌复相钢,其特征在于:以重量百分比计所述复相钢的化学成分包括C:0.06~0.13%,Si:0.20~0.50%,Mn:1.50~2.00%,P≤0.025%,S≤0.005%,Mo:0.10~0.60%,Al:0.02~0.08%,Nb:0.010~0.070%,Ti:0.050~0.120%,N≤0.006%,余量为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的高强度热镀锌复相钢,其特征在于:以重量百分比计所述复相钢的化学成分包括C:0.07~0.12%,Si:0.25~0.50%,Mn:1.60~1.90%,Mo:0.20~0.50%,Al:0.02~0.07%,Nb:0.020~0.060%,Ti:0.06~0.11%,P≤0.020%,S≤0.005%,N≤0.006%,余量为Fe及不可避免杂质。
3.高强度热镀锌复相钢的生产方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)冶炼工序:根据设定的化学成分进行冶炼;
(2)热轧工序:将铸坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷;
(3)酸轧工序:将上述热轧卷经过酸洗后冷轧;
(4)热镀锌退火工序:经过热镀锌退火后,制成所需热镀锌复相钢。
4.根据权利要求3所述的高强度热镀锌复相钢的生产方法,其特征在于:步骤(1)冶炼工序根据权利要求1或2所述的化学成分进行冶炼。
5.根据权利要求3或4所述的高强度热镀锌复相钢的生产方法,其特征在于:步骤(2)热轧工序精轧开轧温度为1050~1150℃,终轧温度为860~930℃,卷取温度为590~650℃。
6.权利要求3~5任一项所述的高强度热镀锌复相钢的生产方法,其特征在于:步骤(3)酸轧工序冷轧压下率为40~50%。
7.权利要求3所述的高强度热镀锌复相钢的生产方法,其特征在于:步骤(4)热镀锌退火工序先在氧化炉内进行加热,然后在有保护气氛的还原炉进行再结晶退火,最后在密封情况下进入锌锅进行热镀锌。
8.权利要求7所述的高强度热镀锌复相钢的生产方法,其特征在于:所述氧化炉内加热温度控制在720~780℃。
9.根据权利要求3或7所述的高强度热镀锌复相钢的生产方法,其特征在于:步骤(4)热镀锌退火工序炉内保护气氛露点温度为-25~-60℃。
10.根据权利要求3~9任一项所述的高强度热镀锌复相钢的生产方法,其特征在于:退火温度为780~830℃,从退火温度快速冷却至锌池炉鼻温度440~460℃,其快冷速率CR1为50~80℃/s,镀锌后以4~10℃/s的终冷速率CR2冷却至室温。
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