CN110747391A - 一种具有优良延伸率的冷轧超高强钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有优良延伸率的冷轧超高强钢及其生产方法,具有如下的化学组成,所述化学组成按重量百分比为:C:0.16~0.24%、Si:1.00~2.50%、Mn:1.80~2.60%、P:0.010%以下、S:0.010%以下、余量为Fe和不可避免的杂质;所述冷轧超高强钢的微观组织为粒状贝氏体组织,其中残余奥氏体的含量占粒状贝氏体组织的6%~11%。所述冷轧超高强钢的屈服强度为500~800MPa,抗拉强度为900~1300MPa,总延伸率为14.0%~25.0%。该冷轧超高强钢的组成元素种类少,成本低,抗拉强度高,且具有优良的延伸率。所述冷轧超高强钢的制备方法可操作性强,冷轧工艺中的均热温度可在常规产线加热能力范围(约870℃)内实施,可在常规冷轧产线的机组能力范围内制造。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域,尤其涉及一种具有优良延伸率的冷轧超高强钢及其制备方法。
背景技术
近年来,为了提高汽车冲撞安全性以及轻量化,高强钢成为了汽车车身安全结构件用钢的主流。目前,广泛使用的冷轧高强钢是传统的第一代汽车用高强钢DP钢,包括DP590、DP780和DP980等。但是随着强度的提高,DP钢的塑性和加工性变差,制约了高强DP钢的应用范围。第二代高强钢包括奥氏体孪晶诱导塑性钢(TWIP)和诱导塑性轻钢(L-IP)等。尽管其具有很高的强度和极好的塑性,但是由于Mn元素含量高,成本高,而且屈服强度较低,对于结构件是不利的。此外,这类钢的加工难度非常大,而且TWIP钢还易于产生延迟裂纹。第三代高强钢在最近10多年引起了广泛的关注。相比于第一代高强钢,这类钢通过相变诱导塑性效应(TRIP)而使钢板中残余奥氏体在塑性变形下诱发马氏体相变,引入相变强化和塑性增长机制,实现了高强度和塑性较好的统一,解决了强度和塑性的矛盾。相比于第二代高强钢,这类钢的合金化元素含量低,成本较低。第三代高强钢大多是多相组织,包括铁素体,马氏体,贝氏体和残余奥氏体。
目前采用TRIP效应来提高强度和塑性的冷轧高强钢的制造过程相比于传统高强钢复杂,比如采用高快冷以及高快冷后再快速加热到某一温度后过时效,或者采取超出常规冷轧产线加热能力的温度进行完全奥氏体化,这些冷轧工艺在一般的传统产线无法实施。另外,为了同时提高钢的强度和塑性,部分980MPa级以上的高强钢的合金化元素较多,从而导致成本升高。
中国发明专利CN104204261B公开了一种抗拉强度980Mpa以上的冷轧钢板。以质量%计,含有:C:0.10~0.3,Si:0.4~1.0,Mn:2.0~3.0,Cr:≤0.6,Si+0.8Al+Cr:1.0~1.8,Al:0.2~0.8,Nb:<0.1,Mo:<0.3,Ti:<0.2,V:<0.1,Cu:<0.5,Ni:<0.5,S:≤0.01,P:≤0.02,N:≤0.02,B:<0.005,Ca:<0.005,Mg:<0.005,REM:<0.005。抗拉强度Rm≥980Mpa以上,扩孔率λ≥40%,Rm×A80≥13000MPa%和/或Rm×λ≥50000MPa%。连退工艺为加热到Ac3点以上的温度完全奥氏体化,然后以20~100℃/s的冷却速度进行冷却。对于高扩孔型的钢带,冷却停止温度比马氏体开始温度低,对于高延伸型钢带,冷却停止温度在360~460℃。然后在380~420℃进行过时效。该钢板合金化元素较多,另外发明例中的完全奥氏体化温度超过900℃,远超出了常规冷轧产线的加热能力(低于870~850℃)。
中国发明专利CN105579606B公开了“延性和低温韧性优异的高强度钢板及其制造方法”,采用了碳硅锰的成分设计,抗拉强度780MPa以上。连退工艺为将冷轧钢板加热至800℃~(Ac3点-10℃)的温度区域,均热后以10℃/s的平均冷却速率冷却至温度(150℃~Ms点),然后再加热至温度(400~540℃)保温后冷却。该制造工艺在快速冷却后需再快速加热,生产成本增加,并且在一般不具备快冷后再快速加热能力的冷轧产线上无法实现。
发明内容
基于以上现有技术的不足,本发明所解决的技术问题在于提供一种具有优良延伸率的冷轧超高强钢及其制备方法,该冷轧超高强钢的组成元素种类少,成本低,抗拉强度高达1236MPa,且同时具有优良的延伸率。
为了解决上述技术问题,本发明首先提供一种具有优良延伸率的冷轧超高强钢,具有如下的化学组成,所述化学组成按重量百分比为:
C:0.16~0.24%
Si:1.00~2.50%
Mn:1.80~2.60%
P:0.010%以下
S:0.010%以下
余量为Fe和不可避免的杂质;
所述冷轧超高强钢的微观组织为粒状贝氏体组织,包括条状和块状铁素体以及均匀分布的马氏体-奥氏体岛等,组织细小,晶粒尺寸5μm以下;其中残余奥氏体的含量为6%~11%。
所述冷轧超高强钢的屈服强度为500~800MPa,抗拉强度为900~1300MPa,总延伸率为14.0%~25.0%。
作为上述技术方案的优选,本发明提供的有优良延伸率的冷轧超高强钢进一步包括下列技术特征的部分或全部:
作为上述技术方案的改进,所述化学组成按重量百分比,进一步优选为:
C:0.18~0.22%
Si:1.50~2.10%
Mn:1.80~2.50%
P:0.010%以下
S:0.010%以下
余量为Fe和不可避免的杂质。
作为上述技术方案的改进,优选的,所述冷轧超高强钢的屈服强度为576~785MPa,抗拉强度为980~1236MPa,总延伸率为14.0%~23.3%。
作为上述技术方案的改进,优选的,所述冷轧超高强钢的屈服强度为656~785MPa,抗拉强度为1150~1236MPa,总延伸率为19.1%~23.3%。
本发明然后提供一种所述具有优良延伸率的冷轧超高强钢的制备方法,包括以下步骤:
1)冶炼、铸造
按上述成分冶炼,连铸过程中控制中包过热度25~40℃之间。
2)热轧工艺
板坯加热温度为:1200~1300℃;进行控制轧制,粗轧除鳞道次≥3次;粗轧出口温度:1090~1130℃;终轧温度:870~910℃;卷取温度:550~650℃。
3)冷轧工艺
带钢酸洗时的酸液温度控制在70~90℃,冷轧总压下率为50~70%,冷轧后的带钢厚度控制在0.70~2.5mm。冷轧后的钢板采用连续退火工艺,均热温度:840~950℃(或者(A3点-20℃)~(A3点+50℃)),其中840~870℃符合传统冷轧产线加热能力,均热时间100~300s,可直接快冷(>20K/s)到过时效温度或者先缓冷到中间温度(650~770℃)再快冷到过时效温度,过时效温度:370~450℃(>Ms点),过时效时间100~1000s,终冷段温度:100~200℃。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有如下有益效果:
1)本发明所述冷轧超高强钢抗拉强度大于980Mpa,可高达1236Mpa,屈服强度为500~800Mpa,并具有优良延伸率,总延伸率为14.0%~25.0%;
2)本发明所述冷轧超高强钢的化学组成元素种类少,所以成本低;其微观组织主要为粒状贝氏体组织,其中残余奥氏体的含量在6%以上;
3)本发明所述冷轧超高强钢的制备方法可操作性强,冷轧工艺中的均热温度可在常规产线加热能力范围(约870℃)内实施,对设备的要求低,可在常规冷轧产线的机组能力范围内制造。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下结合优选实施例,详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是本发明优选实施例的试样A1的金相显微组织图;
图2是本发明优选实施例的试样E1的金相显微组织图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式,其作为本说明书的一部分,通过实施例来说明本发明的原理,本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
本发明各实施例均按以下工艺生产:
1)冶炼、铸造
按上述成分冶炼,连铸过程中控制中包过热度25~40℃之间。
2)热轧工艺
板坯加热温度为:1200~1300℃;进行控制轧制,粗轧除鳞道次≥3次;粗轧出口温度:1090~1130℃;终轧温度:870~910℃;卷取温度:550~650℃。
3)冷轧工艺
带钢酸洗时的酸液温度控制在70~90℃,冷轧总压下率为50~70%,冷轧后的带钢厚度控制在0.70~2.5mm。冷轧后的钢板采用连续退火工艺,均热温度:840~950℃(或者(A3点-20℃)~(A3点+50℃)),其中840~870℃符合传统冷轧产线加热能力,均热时间100~300s,可直接快冷(>20K/s)到过时效温度或者先缓冷到中间温度(650~770℃)再快冷到过时效温度,过时效温度:370~450℃(>Ms点),过时效时间100~1000s,终冷段温度:100~200℃。
根据表1的化学组成制备多个试验样本A-H。根据表2中指定的参数制备所述冷轧超高强钢,并对其机械性能等进行了检测,其结果列于表2中。
表1为本发明各实施例的化学成分(质量百分数%)
试验样本编号 | C | Si | Mn | P | S |
A | 0.22 | 1.9 | 2.54 | 0.0043 | 0.0027 |
B | 0.18 | 1.82 | 2.10 | 0.0045 | 0.0029 |
C | 0.20 | 1.52 | 2.60 | 0.0045 | 0.0022 |
D | 0.24 | 2.5 | 1.83 | 0.0045 | 0.0028 |
E | 0.2 | 1.57 | 2.54 | 0.0045 | 0.0028 |
F | 0.16 | 1.29 | 2.26 | 0.0045 | 0.0024 |
G | 0.19 | 1.02 | 2.24 | 0.0043 | 0.0023 |
H | 0.21 | 2.11 | 1.83 | 0.0045 | 0.0027 |
表2为本发明各实施例的主要工艺参数、拉伸性能和残余奥氏体含量
从表2中可以看出随着残余奥氏体的含量的提高,总延伸率提高。E1,E6,E7,E8,F1,H1的总延伸率达到19%以上,且抗拉强度优良,冷轧工艺均热温度870℃以下,在常规产线加热能力范围内。
从图1和图2可以看出本发明所述冷轧超高强钢的微观结构主要为粒状贝氏体组织,包括条状和块状铁素体以及均匀分布的马氏体-奥氏体岛等。组织细小,晶粒尺寸5μm以下。
本发明所列举的各原料,以及本发明各原料的上下限、区间取值,以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明,在此不一一列举实施例。
以上所述是本发明的优选实施方式而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和变动,这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种具有优良延伸率的冷轧超高强钢,其特征在于:具有如下的化学组成,所述化学组成按重量百分比为:
C:0.16~0.24%
Si:1.00~2.50%
Mn:1.80~2.60%
P:0.010%以下
S:0.010%以下
余量为Fe和不可避免的杂质;
所述冷轧超高强钢的微观组织为粒状贝氏体组织,包括条状和块状铁素体以及均匀分布的马氏体-奥氏体岛,组织细小,晶粒尺寸5μm以下;
所述冷轧超高强钢的屈服强度为500~800MPa,抗拉强度为900~1300MPa,总延伸率为14.0%~25.0%。
2.如权利要求1所述的具有优良延伸率的冷轧超高强钢,其特征在于:所述化学组成按重量百分比为:
C:0.18~0.22%
Si:1.50~2.10%
Mn:1.80~2.50%
P:0.010%以下
S:0.010%以下
余量为Fe和不可避免的杂质;
残余奥氏体的含量占粒状贝氏体组织的6%~11%;
所述冷轧超高强钢的屈服强度为576~785MPa,抗拉强度为980~1236MPa,总延伸率为14.0%~23.3%。
3.如权利要求1所述的具有优良延伸率的冷轧超高强钢,其特征在于:所述冷轧超高强钢的屈服强度为656~785MPa,抗拉强度为1150~1236MPa,总延伸率为19.1%~23.3%。
4.一种如权利要求1所述的具有优良延伸率的冷轧超高强钢的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)冶炼、铸造
按上述成分冶炼,连铸过程中控制中包过热度25~40℃;
2)热轧工艺
板坯加热温度为:1200~1300℃;进行控制轧制,粗轧除鳞道次≥3次;粗轧出口温度:1090~1130℃;终轧温度:870~910℃;卷取温度:550~650℃;
3)冷轧工艺
带钢酸洗时的酸液温度控制在70~90℃,冷轧总压下率为50~70%,冷轧后的带钢厚度控制在0.70~2.5mm;冷轧后的钢板采用连续退火工艺,均热温度:840~950℃或者(A3点-20℃)~(A3点+50℃),其中840~870℃符合传统冷轧产线加热能力,均热时间100~300s,可直接以>20K/s的速度快冷到过时效温度,或者先缓冷到中间温度650~770℃再快冷到过时效温度,过时效温度:370~450℃,高于Ms点,过时效时间100~1000s,终冷段温度:100~200℃。
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