CN110983197A - 800MPa级高冷弯冷轧双相钢板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种800MPa级高冷弯冷轧双相钢，钢板化学成分重量百分比为：C：0.05～0.09；Si：0.01～0.05；Mn：1.7～2.2；Nb：0.01～0.04；Ti：0.01～0.04；Cr：0.1～0.5；Mo：0.15～0.3；P≤0.015；S≤0.01；Als：0.3～0.8；N≤0.005，其余为Fe及不可避免的杂质；本发明还涉及800MPa级高冷弯冷轧双相钢的制备方法，退火工序为连续退火，以1～3℃/s的加热速率将带钢加热至800～850℃，保温120～150s后以2～4℃/s缓冷至700～750℃，采用气冷快冷，随后以10～20℃/s的冷速快冷至250～300℃，过时效处理250～400s，平整延伸率为0.2～0.5%。

Description

800MPa级高冷弯冷轧双相钢板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种800MPa级高冷弯冷轧双相钢及其制备方法，属于汽车板轧制技术领域。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，使用高强度钢实现汽车的轻量化已成为汽车发展的重要方向，对汽车用材料综合性能要求日益严格，其强度级别与冷弯性能也在不断提高。铁素体/马氏体组织的双相钢具有较高的伸长率以及较高的加工硬化率，抗疲劳性能好，可以加工成复杂形状的零件并提高汽车的抗凹陷性，减轻汽车重量，符合汽车安全、减重、节能环保的要求。
汽车轻量化作为汽车发展中的热点，汽车零部件对材料强度要求进一步提高，800MPa级双相钢需求量越来越大。随着成形零件形状日益复杂，对材料冷弯性能要求也越来越高。对于冷弯性能有较高要求的零件（例如汽车座椅结构件等）进行生产时，容易在变形量较大处发生拉薄、开裂等缺陷。因此急需开发一种高冷弯双相钢板，满足汽车零部件对材料高冷弯性能的要求。
申请号201910357999.8的中国专利申请公开了一种“800MPa级高屈强比冷轧双相钢及其制备方法”，其钢的化学成分重量百分比分别为C：0.08-0.10%、Si：0.6-0.8%、Mn：1.8-2.0%、Cr：0.6-0.8%、Als：0.03-0.06%、Nb：0.04-0.06%、P≤0.02%、S≤0.01%，退火后获得了180°冷弯弯心直径可达到0t（t为钢板厚度）的高屈强比双相钢。但该成分设计中Si元素含量较高，退火后易产生表面质量问题，同时该成分碳当量较高，产品焊接性能较差。
专利申请201110071272.7公开了一种“800MPa级冷轧双相钢及其制造方法”，其钢的化学成分重量百分比分别为C：0.10-0.18%、Si：0.03-0.19%、Mn：2.6-3.0%、Als：0.01-0.04%、Cr：0.15-0.9%，成功生产出成本低廉的双相钢产品。但该成分设计中C、Mn元素含量较高，影响材料焊接性能；退火后产品屈服强度为339-396MPa，产品屈强比较低，抗变形能力较差，生产结构零件可靠性较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种800MPa级高冷弯冷轧双相钢板及其制备方法，通过低碳及微合金化成分体系，匹配合理的轧制及双相钢退火工艺，获得表面质量良好，焊接及冷弯性能优良的双相钢产品。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：
800MPa级高冷弯冷轧双相高强钢板，钢板化学成分重量百分比为：C ：0.05～0.09；Si：0.01～0.05；Mn ：1.7～2.2；Nb： 0.01～0.04；Ti ：0.01～0.04；Cr：0.1～0.5； Mo： 0.15～0.3；P ≤0.015；S ≤0.01；Als ：0.3～0.8；N≤0.005，其余为Fe及不可避免的杂质。
800MPa级高冷弯冷轧双相钢板的制备方法，包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火、平整工序；所述连铸工序，冶炼后钢水经连铸得到连铸坯，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05～0.09；Si：0.01～0.05；Mn：1.7～2.2；Nb ：0.01～0.04；Ti： 0.01～0.04；Cr：0.1～0.5； Mo：0.15～0.3；P ≤0.015；S ≤0.01；Als 0.3～0.8；N≤0.005，其余为Fe及不可避免杂质。
上述的800MPa级高冷弯冷轧双相钢板的制备方法，所述退火工序为连续退火，以1～3℃/s的加热速率将带钢加热至800～850℃，保温120～150s后以2～4℃/s缓冷至700～750℃，采用气冷快冷，冷却气体为氢气，以10～20℃/s的冷速快冷至250～300℃，过时效处理250～400s，平整延伸率为0.2～0.5%。
所述热轧工序，将板坯加热至1230～1270℃，终轧温度控制在880～920℃，轧后通过层流冷却系统冷却至550～600℃卷取；
所述冷轧工序，冷轧压下率控制在50～60%；
所述冶炼工序采用转炉冶炼，LF+RH双联，连铸后获得板坯。
高冷弯冷轧双相钢是以相变强化为基础的高强度钢, 在微观组织上, 双相钢是由较软的铁素体加硬相马氏体所构成，通过加入Al等增强奥氏体稳定性的合金元素，有利于提高马氏体相变温度，保持双相钢性能的稳定性，细晶强化作用可以保证材料强度及冷弯性能。通过设计合理的成分，匹配相应的工艺，保证双相钢既满足淬透性、强度和焊接性等要求，最终获得冷弯性能良好的双相钢产品。
本发明所公开的各元素的作用如下：
C：碳是一种有效的强化元素，能大幅度提高钢的强度；本发明选择C含量为0.05～0.09wt%，C含量过低，则不能保证钢板强度。
Si：硅可以促进铁素体析出，但含量过高容易导致表面质量问题；本发明选择Si含量为0.～0.05wt%。
Mn：锰是奥氏体稳定化元素，对奥氏体再结晶过程有明显的抑制作用，可以起到固溶强化和细化晶粒的作用。本发明选择Mn含量为1.7～2.2wt%。
Nb：铌对相变行为、晶粒细化、奥氏体中C富集和马氏体的形核具有重要作用。本发明选择Nb含量为0.01～0.04wt%。
Ti：钛（Ti）：加入足够量的 Ti 对控制硫化物形状效果明显；即使加入少量的 Ti（<0.02wt％），在高温下也能明显抑制晶粒长大。本发明选择Ti含量为0.01～0.04wt%。
Al：在钢中可作为脱氧剂去除溶解在钢中的氧；能够有效提高马氏体转变开始温度, 促进获得稳定的马氏体组织；固定钢中杂质氮元素，形成AlN析出物，消除应变失效，同时细化晶粒，改善钢的韧性，使钢具有较好的冷弯性能，本发明要求Als含量为0.3～0.8wt%。
Mo：阻止奥氏体化的晶粒粗大，提高钢的淬透性，本发明要求Mo含量为0.15～0.3wt%。
Cr：在钢中起到提高淬透性，细化组织的作用，本发明要求Cr含量为0.1～0.5wt%。
P：在钢中为杂质元素，要求≤0.015wt%。
S：在钢中为杂质元素，要求≤0.01wt%。
N：在钢中为杂质元素，要求≤0.005wt%。
本发明采取低碳成分体系，保证材料焊接性能；合金方面主要思路是以Al元素代Si元素，并添加少量其它合金元素，不仅可以有效避免Si元素造成的表面质量问题，还可以扩大铁素体与奥氏体的两相区, 加大热处理工艺的灵活性, 有助于保持双相钢性能的稳定性与重现性；同时AlN析出物可以起到细化晶粒的作用，进而提高产品强度及冷弯性能；添加Mo、Ti元素细化晶粒，提高淬透性，保证钢板具有足够的强度；冶炼及热轧工艺采用常规生产工艺，通过匹配退火及热轧工艺，获得双向钢组织。退火时，高温均热保温之后，钢板产生部分奥氏体化；缓冷至700～750℃，使少量奥氏体重新分解转化为铁素体；随后采用气冷快冷，高速冷至250～300℃，残留奥氏体转化成马氏体而使钢板获得双相钢组织；然后进行时效处理和平整，改善铁素体内元素固溶状态。最终获得表面质量良好，焊接及冷弯性能优良的产品，横、纵向180°冷弯最小弯心直径0t(t为钢板厚度)不发生开裂，可以满足折弯性能要求较高零件的成形要求。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明通过低碳及Al等微合金化成分设计，匹配合理的轧制及退火工艺，强化相变强化作用，得到800MPa级高冷弯双相钢板，表面质量良好，焊接及冷弯性能良好，横、纵向180°冷弯最小弯心直径0t(t为钢板厚度)不发生开裂，可以满足折弯性能要求较高零件的成形要求。
附图说明
图1为实施例1所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图；
图2为实施例2所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图；
图3为实施例3所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图；
图4为实施例4所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图；
图5为实施例5所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图；
图6为实施例6所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图；
图7为实施例7所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图；
图8为实施例8所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图；
图9为实施例9所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图；
图10为实施例10所生产的冷轧双相钢板横、纵向180°冷弯效果图。
具体实施方式
以下通过具体实施例1～10对本发明一种800MPa级高冷弯冷轧双相钢板及其制备方法进一步说明：
实施例1～10采用260吨转炉冶炼，转炉工序主要任务为脱碳、脱磷、温度控制。LF+RH双联精炼主要是为了脱硫、脱气、合金精调、去夹杂等。连铸采用保护浇注，防止增氮和二次氧化，采用恒拉速浇注，过程控制稳定，液面波动控制在±3mm以内，板坯断面1500*241mm。热轧采用2250mm热轧机组，加热温度为1230～1270℃，终轧温度为880～920℃，轧后通过层流冷却系统冷却至550～600℃卷取。冷轧压下率控制在50～60%，冷硬态钢板规格为2.0*1250mm。退火方式采用连续退火，以1～3℃/s的加热速率将带钢加热至800～850℃，保温120～150s后以2～4℃/s缓冷至700～750℃，随后采用气冷快冷，冷却气体为氢气，以10～20℃/s的冷速快冷至250～300℃，过时效处理250～400s，平整延伸率为0.2～0.5%。
表1列出了实施例1～10制备800MPa级高冷弯冷轧双相高强钢板的化学成分（wt%）：
表1化学成分
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表1中成分余量为Fe及不可避免杂质。
表2列出了实施例1～10制备800MPa级高冷弯冷轧双相钢板所用热轧工艺参数：
表2热轧工艺参数
Figure 139034DEST_PATH_IMAGE002
表3列出了实施例1～10制备800MPa级高冷弯冷轧双相钢板所用冷轧及退火工艺参数：
表3冷轧及退火工艺参数
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表4列出了实施例1～10制备800MPa级高冷弯冷轧双相钢板成品力学性能：
表4冷轧及退火工艺参数
Figure 619957DEST_PATH_IMAGE004
由表4可以看出根据本发明公开的一种800MPa级高冷弯冷轧双相钢板及其制备方法，表面质量良好，焊接及冷弯性能优良，可以实现横、纵向180°冷弯最小弯心直径0t(t为钢板厚度)不发生开裂。

Claims (4)

1.800MPa级高冷弯冷轧双相高强钢板，其特征在于：所述钢板化学成分重量百分比为：C ：0.05～0.09；Si：0.01～0.05；Mn ：1.7～2.2；Nb： 0.01～0.04；Ti ：0.01～0.04；Cr：0.1～0.5； Mo： 0.15～0.3；P ≤0.015；S ≤0.01；Als ：0.3～0.8；N≤0.005，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.800MPa级高冷弯冷轧双相钢板的制备方法，包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火、平整工序；其特征在于：所述连铸工序，冶炼后钢水经连铸得到连铸坯，连铸坯化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.05～0.09；Si：0.01～0.05；Mn：1.7～2.2；Nb ：0.01～0.04；Ti：0.01～0.04；Cr：0.1～0.5； Mo：0.15～0.3；P ≤0.015；S ≤0.01；Als 0.3～0.8；N≤0.005，其余为Fe及不可避免杂质。
3.如权利要求2所述的800MPa级高冷弯冷轧双相钢板的制备方法，其特征在于：所述退火工序为连续退火，以1～3℃/s的加热速率将带钢加热至800～850℃，保温120～150s后以2～4℃/s缓冷至700～750℃，采用气冷快冷，冷却气体为氢气，以10～20℃/s的冷速快冷至250～300℃，过时效处理250～400s，平整延伸率为0.2～0.5%。
4.如权利要求2所述的800MPa级高冷弯冷轧双相钢板的制备方法，其特征在于：所述热轧工序，将板坯加热至1230～1270℃，终轧温度控制在880～920℃，轧后通过层流冷却系统冷却至550～600℃卷取；
所述冷轧工序，冷轧压下率控制在50～60%。
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