CN111206186A - 抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢及其制备方法 - Google Patents

抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢及其制备方法，属于钢板生产技术领域，所述钢板按重量百分比计，其化学成分为：C 0.08～0.10％，Si 0.50～0.60％，Mn 2.00～2.20％，V 0.040～0.060％，Al 0.03～0.05％，P≤0.010％，S≤0.002％，N≤0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。本发明通过控制C含量及合理的合金匹配，在保证强度的前提下，尽量降低铁素体‑马氏体的硬度差，改善扩孔性能。

Description

抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢及其制备方法
技术领域
本发明属于钢板生产技术领域，具体涉及一种抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的迅猛发展，为减轻车身重量同时提高其安全性能，汽车用钢向高强度化发展已成为一种必然的趋势。采用高强度钢板替代传统材料，可明显提高能量吸收能力，扩大弹性应变区，增加构件的抗变形能力，在保持高成形性的同时提高了抗凹陷性能，为实现汽车轻量化创造了条件。双相钢是使用最为广泛的高强度钢，其组织主要由较软的铁素体基体和强度较高的马氏体组成，这种组织的性能特点为较低的屈强比、较高的强度等，适合进行冲压成形零件的生产；但由于铁素体和马氏体软硬相硬度差较大，其凸缘延伸性能(扩孔性能)较低，不能满足翻边折弯成形零件的生产。钢板的扩孔率随着钢板强度提高而降低，为适应汽车轻量化的发展趋势开发出力学性能和扩孔性能的产品具有巨大的市场潜力，也是十分必要的。
CN 103602895 A公开了一种抗拉强度780MPa级高扩孔钢板的其制造方法，其按重量百分比计的化学成分为：C：0.02～0.1％、Si：0.5～1.5％、Mn：1.5～2.2％、P≤0.02％、S≤0.003％、Al：0.020～0.060％，N≤0.005％，Nb：0.02～0.06％，Ti：0.05～0.15％、Ca＜0.0050％，MgO～0.005％[C]-12/48×([Ti]-48/14×[N])-12/93×[Nb])≥0.005；其余为Fe和不可避免的杂质元素。通过1200～1260℃加热，860～930℃终轧和450～550℃卷取生产780MPa级热轧高扩孔钢。该方法制备的热轧双相钢，具有良好的力学性能的扩孔性能，然而复合添加了较多Nb、Ti等贵金属元素，生产成本明显增加。对产品进行钙处理不但生产成本增加，而且生产工序较为繁复，不利于生产。热轧产品的厚度较厚难以达到较好的减薄(降低成本)的效果。
CN 105483545 A公开了一种800MPa级热轧高扩孔钢板的制备方法，其按重量百分比计的化学成分为：0.05～0.10％C、0.2～1.0％Si、1.0～1.8％Mn、0.02～0.08％Als、0.03～0.08％Nb、0.01～0.05Ti，P＜0.008％、S＜0.004％；其余为Fe和不可避免的杂质元素。热轧工艺如下：板坯加热温度1220±20℃,保温1～3h；采用两阶段控轧，再结晶区轧制温度＞1050℃，未再结晶区终轧温度840～920℃，成品厚度2.0～6.0mm；轧后连续层流冷却速率为20～40℃/s；卷取温度420～550℃。该方法制备的热轧双相钢，具有良好的力学性能的扩孔性能，然而添加了较多的Nb、Ti等贵金属元素，生产成本明显增加，同时增加了热轧难度，并且其产品厚度为2.0～6.0mm，较厚难以达到较好降低成本的效果。
CN 105925912 A公开了一种抗拉强度780MPa级含钒冷轧双相钢的制备方法，其按重量百分比计的化学成分为：C：0.09～0.14％，Si：0.10～0.60％，Mn：1.30～1.80％，Cr：0.10～0.60％，Al：0.01～0.06％，V：0.02～0.07％，P≤0.02％，S≤0.015％，N≤0.006％；其余为Fe和不可避免的杂质元素。通过850～950℃终轧，600～700℃卷取，800～840℃退火，650～700℃缓冷，250～350℃过时效处理制备的780MPa级含钒冷轧双相钢具有优良的力学性能；然而，其未考虑到扩孔性能。
CN 107747039 A公开了一种高扩孔性能冷轧双相钢的制备备方法，其按重量百分比计的化学成分为：C：0.03～0.08％，Si：0.10～0.50％，Mn：1.60～2.00％，V：0.01～0.03％，Al：0.02～0.06％，P≤0.020％，S≤0.015％，N≤0.006％；其余为Fe和不可避免的杂质元素。通过850～950℃终轧、600～700℃卷取、780～820℃退火、630～680℃缓冷、250～350℃过时效处理制备的590MPa级高扩孔性能冷轧双相钢具有优良的扩孔性能；但其抗拉强度级别为590MPa级远低于CR420/780DP的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有抗拉强度为780MPa级的冷轧双相钢的扩孔性能差。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供了一种抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢，按重量百分比计，其化学成分为：C 0.08～0.10％，Si 0.50～0.60％，Mn2.00～2.20％，V 0.040～0.060％，Al 0.03～0.05％，P≤0.010％，S≤0.002％，N≤0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。
其中，上述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢，所述双相钢的屈服强度为420～480MPa，抗拉强度为780～830MPa，伸长率A80为15.0～20.0％，扩孔率为50～60％。
本发明还提供了上述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，包括以下步骤：
a冶炼工序：根据高扩孔性能冷轧双相钢的化学成分进行冶炼，铸造成板坯；
b热轧工序：将板坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷；
c酸轧工序：将热轧卷经过酸洗后，冷轧成为冷轧薄带钢；
d连续退火工序：冷轧薄带钢从780～840℃的退火温度，先以1～5℃/s缓冷速率冷却至680～740℃，随即以10～50℃/s的快冷速率冷却至300～360℃，最后冷却至室温，制得高扩孔性能冷轧双相钢。
其中，上述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，步骤b中，加热温度为1200～1260℃，精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为850～900℃，卷取温度为620～700℃，热轧厚度为2.5～4.0mm。
其中，上述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，精轧开轧温度为1075～1080℃。
其中，上述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，步骤c中，冷轧压下率为40％～70％。
其中，上述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，冷轧压下率为53％～56％。
其中，上述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，步骤d中，冷轧薄带钢从815～820℃的退火温度，先以3～4℃/s缓冷速率冷却至700～710℃，随即以30～35℃/s的快冷速率冷却至300～320℃，最后冷却至室温，制得高扩孔性能冷轧双相钢。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种抗拉强度为780MPa级的高扩孔性能冷轧双相钢，通过控制钢中成分含量，微量V以VC形式析出起到细晶和沉淀强化的效果，使钢具有优异的性能，屈服强度为420～480MPa，抗拉强度为780～830MPa，伸长率A80为15.0～20.0％，扩孔率为50～60％：C含量降低，故焊接性能优异；通过将复合添加(Mn+Cr)修改为单独添加Mn，一方面提高了铁素体的硬/强度，另一方面略微降低了马氏体的硬/强度，通过降低两相之间的硬度差，改善扩孔翻边性能。本发明在强度级别提升200Mpa的前提下，扩孔性能差异不大，有利于零件厚度的降低，从而更有效的实现汽车车身轻量化。此外，本发明中V来源为在转炉中控制原有铁水V含量，而不是额外添加钒铁合金，明显降低生产成本；此外，本发明钢未添加昂贵的Mo、Cr，进一步降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例1中编号1的冷轧双相钢的金相图，图中白色为F(铁素体)，而黑色为M(马氏体)；
图2为实施例1中编号1的冷轧双相钢的扫描图，图中浮突的为M(马氏体)，凹陷下去的为F(铁素体)。
具体实施方式
传统双相钢由铁素体和马氏体组成，由于铁素体强度低且塑性好，在受到外力时容易发生屈服(塑性变形)，而马氏体强度高决定了其断裂强度，由于双相钢具有低屈服、高抗拉、低屈强比、高延伸的特性被广泛应用于冷塑性变形(如冲压等)；而扩孔性能则是由微观组织间的硬度差决定的，若组织间硬度差较大则导致相间结合力减弱，容易脱黏而导致开裂，传统双相钢是恰恰由硬度差最大的铁素体与马氏体构成，其固有属性决定了低扩孔率，为了降低扩孔率需减小两相间的硬度差。虽然Cr和Mn均为常用的固溶强化元素，但其特性上有差异：(1)对铁素体的强化作用上锰远高于铬；(2)锰和铬均能提高淬透性(马氏体硬/强度)，但复合添加对淬透性提升更显著被广泛应用于双相钢生产。
本发明采用单一添加Mn来替代复合添加(Mn+Cr)，通过调节各个成分之间的配比，改善了780MPa级冷轧双相钢的扩孔性；通过合理的退火工艺设置，充分发挥钒元素的析出强化优势，实现了780MPa级冷轧双相钢力学性能和扩孔性能的良好匹配。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本发明抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，具体工艺如下：
A、冶炼工序：经过冶炼工艺，制备如表1所示化学成分的双相钢板坯，其中在转炉中控制原有铁水V含量，而不是额外添加钒铁合金；
表1实施例1冷轧双相钢化学成分(wt.％)
编号 C Si Mn P S N Als V
1 0.090 0.50 2.05 0.010 0.002 0.0030 0.045 0.050
2 0.085 0.55 2.10 0.008 0.004 0.0035 0.036 0.052
B、热轧工序：将板坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷，具体热轧工艺参数如表2所示；
表2实施例1冷轧双相钢热轧主要工艺参数
编号 加热温度/℃ 精轧开轧温度/℃ 终轧温度/℃ 卷取温度/℃ 热轧厚度/mm
1 1235 1080 865 670 4.0
2 1230 1075 855 665 3.5
C、酸轧工序：将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢，其中编号1的薄带钢厚度为1.8mm，冷轧压下率为53％；编号2的的薄带钢厚度1.5mm，冷轧压下率为56％；
D、连续退火工序：将冷轧薄带钢经连续退火工艺处理后制成所需产品，其中退火温度为780～840℃的退火温度，先以1～5℃/s缓冷速率冷却至680～740℃，随即以10～50℃/s的快冷速率冷却至300～360℃，最后冷却至室温；具体连续退火工艺参数如表3所示：
表3实施例1连续退火主要工艺参数
编号 退火温度/℃ 缓冷速率/℃/s 快冷开始温度/℃ 快冷速率℃/s 过时效温度/℃
1 815 4 700 35 300
2 820 3 710 30 315
经上述工艺制备的冷轧双相钢其微观组织如图1、图2所示，按照GB/T228-2010《金属材料室温拉伸试验方法》测试上述冷轧双相钢性能，其力学性能如下表4所示：表4实施例1冷轧双相钢力学性能
编号 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率A80％ 屈强比/％ 扩孔率/％
1 456 794 16.0 0.57 50
2 462 805 17.0 0.58 53
CN 103602895A 720 790 19.0 0.911 58
CN 105483545A 630 850 18.5 0.74 72.5
CN 105925912A 453 822 17.7 0.55 -
CN 107747039A 358 615 28.4 0.58 57

Claims (8)

1.抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢，其特征在于，按重量百分比计，其化学成分为：C 0.08～0.10％，Si 0.50～0.60％，Mn 2.00～2.20％，V 0.040～0.060％，Al0.03～0.05％，P≤0.010％，S≤0.002％，N≤0.003％，余量为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢，其特征在于：所述双相钢的屈服强度为420～480MPa，抗拉强度为780～830MPa，伸长率A80为15.0～20.0％，扩孔率为50～60％。
3.权利要求1或2所述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a冶炼工序：根据高扩孔性能冷轧双相钢的化学成分进行冶炼，铸造成板坯；
b热轧工序：将板坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷；
c酸轧工序：将热轧卷经过酸洗后，冷轧成为冷轧薄带钢；
d连续退火工序：冷轧薄带钢从780～840℃的退火温度，先以1～5℃/s缓冷速率冷却至680～740℃，随即以10～50℃/s的快冷速率冷却至300～360℃，最后冷却至室温，制得高扩孔性能冷轧双相钢。
4.根据权利要求3所述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：步骤b中，加热温度为1200～1260℃，精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为850～900℃，卷取温度为620～700℃，热轧厚度为2.5～4.0mm。
5.根据权利要求4所述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：精轧开轧温度为1075～1080℃。
6.根据权利要求3所述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：步骤c中，冷轧压下率为40％～70％。
7.根据权利要求6所述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：冷轧压下率为53％～56％。
8.根据权利要求3所述抗拉强度为780MPa级高扩孔性能冷轧双相钢的制备方法，其特征在于：步骤d中，冷轧薄带钢从815～820℃的退火温度，先以3～4℃/s缓冷速率冷却至700～710℃，随即以30～35℃/s的快冷速率冷却至300～320℃，最后冷却至室温，制得高扩孔性能冷轧双相钢。
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