CN111321281A - 一种通过微观组织调控实现i&qp钢增强增塑的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过微观组织调控实现I&QP钢增强增塑的方法，包括热轧初始组织调控工序、酸轧工序和I&QP调控工序；所述热轧初始组织调控工序将精轧终轧温度控制在860℃～880℃，精轧终轧后采取轧后前段层流冷却工艺，以≥35℃的冷速将钢坯冷至530～560℃进行卷取，卷取后缓冷72h；酸轧工序中的累积压下量≥55％；I&QP调控工序中的临界区加热温度845℃～865℃，在均热段结束后以＞50℃/s的冷却速率，将带钢冷却至一步淬火配分工艺温度345～365℃，终冷出炉温度≤155℃；平整工序将轧制力控制在6800～7300KN；通过该方法有利于同步钢的强塑性。

Description

一种通过微观组织调控实现I＆QP钢增强增塑的方法
技术领域
本发明属于汽车用冷轧先进高强钢材料技术领域，具体涉及一种通过微观组织调控实现I＆QP钢增强增塑的方法。
背景技术
汽车制造业的蓬勃发展，强有力地推动着我国国民经济的发展，然而，由此引发的环保和安全两大问题正愈演愈烈。新能源汽车的崛起实现了绿色、人文、产业的融合，而高强钢在车身上的合理利用，是满足汽车轻量化需求的有效途径，所以其一直是国内外同行业关注的焦点。I＆QP工艺(Intercritical heating，quenching andpartitioning)可使得高强钢具备更为优良的塑性性能，近年来备受关注。然而在“低碳”经济的大背景下，1.0GPa级I＆QP钢的量产还存在以下问题：
产业化困难：传统I＆QP工艺中，是在盐浴C配分的基础上结合了双相区Mn向奥氏体中配分，需要在退火过程中加热到完全奥氏体化区(950℃)，以达到Mn配分的效果，从而保证室温条件下的组织性能。然而，在国内现有的连退产线，连续退火炉均热温度最高设计多为860±10℃，很难满足现有众多实验室研究的I＆QP钢对奥氏体化温度＞900℃的要求。
强塑性匹配较差：在保证I＆QP钢强塑积＞30.0GPa·％的前提条件下，若提高抗拉强度，则会损失材料的塑性性能，延伸率A80一般≤24.0％；若提高材料的塑性性能，一般钢坯的制造成本较高，需要添加合金化元素。
当前I＆QP钢的研究焦点主要是聚焦于实验室研究，很多论文都是聚焦于工艺制度、合金元素对组织性能的影响，例如《I＆Q＆P下双相区配分温度对含铜低碳钢组织与性能的影响》、《奥氏体化对I＆Q＆P工艺低碳钢Mn配分组织与性能的影响》、《含Cu低碳钢I＆Q＆P工艺处理后的组织与性能》、《奥氏体化时间对I＆Q＆P工艺处理低碳硅锰钢组织和拉伸性能的影响》、《Cu配分时间对I＆Q＆P处理钢组织性能影响》、《锰配分温度对I＆Q＆P处理后低碳硅锰钢组织与力学性能的影响》、《Mn配分时间对低碳硅锰钢I＆Q＆P处理后组织与性能影响》、《I＆Q＆P工艺下碳配分时间对0.12C-1.33Mn-0.55Cu钢性能和组织的影响》、《I＆Q＆P工艺预先Mn配分处理低碳硅锰钢的组织与性能》、《低碳硅锰钢I＆Q＆P处理中C,Mn元素配分综合作用》、《前驱体对含Cu低碳钢I＆Q＆P处理后组织性能的影响》等等。
从上述众多论文的研究成果分析可知，I＆QP钢对工艺的依赖性较强，因此，开发出低成本、节约经济型1.0GPa级I＆QP钢，并增强其强塑性能，对实现汽车轻量化及提高汽车制造安全性具有重要的意义。从当前公开的相关专利来看，并未提供实现1.0GPa级I＆QP钢增强增塑的生产方法、加工方法或制造/制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过微观组织调控实现I＆QP钢增强增塑的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种通过微观组织调控实现I＆QP钢增强增塑的方法，包括热轧初始组织调控工序、酸轧工序和I＆QP调控工序；
所述热轧初始组织调控工序将精轧终轧温度控制在860℃～880℃，精轧终轧后采取轧后前段层流冷却工艺，以≥35℃的冷速将钢坯冷至530～560℃进行卷取，卷取后缓冷72h，用以将热轧初始组织调控为体积分数≥85％且晶粒尺寸3～5μm的针状贝氏体组织；
酸轧工序中的累积压下量≥55％；
I＆QP调控工序中的临界区加热温度845℃～865℃，在均热段结束后以＞50℃/s的冷却速率，将带钢冷却至一步淬火配分工艺温度345～365℃，终冷出炉温度≤155℃，用以将微观组织调控为＞70％的不同位向存在的“板条簇”贝氏体组织、晶粒尺寸＜2.5μm的铁素体以及≥14.5％的片层状残γ三相混合组织；
平整工序将轧制力控制在6800～7300KN。
具体的是，所用钢坯的化学组成按质量百分比为C：0.20～0.24％，Si：1.5～1.7％，Mn：2.0～2.3％，Nb：0.05～0.07％，Alt：0.030～0.050％，并限制P≤0.008％，S≤0.008％，N≤0.006％，O≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
具体的是，所述热轧初始组织调控工序，冷却工艺执行“U型冷却”方式，热头热尾为50m，中部温度545±15℃，头部和尾部温度565±15℃。
具体的是，所述I＆QP调控工序，按照厚度规格对钢坯运行速度的控制，其中钢坯厚度≤1.4mm，带速≥80m/min；钢坯厚度1.5～1.8mm，带速为75±5m/min；钢坯厚度＞1.8mm，带速为70±5m/min。
本发明具有以下有益效果：通过该方法有利于同步提高I＆QP钢的强塑性，其抗拉强度＞1.0GPa，延伸率＞24.0％，强塑积＞30.0GPa·％，同时扩孔率≥55％，且本发明以产业化、经济化、轻量化为立足点，将热轧初始组织调控为体积分数≥85％且晶粒尺寸3～5μm的针状贝氏体组织，经过I＆QP工艺处理后，将最终微观组织调控为＞70％的不同位向存在的“板条簇”贝氏体组织、少量晶粒尺寸＜2.5μm的铁素体以及≥14.5％的片层状残γ三相混合组织，通过微观组织调控实现1.0GPa级I＆QP钢的增强增塑。
附图说明
图1为实施例1-II所生产的1.0GPa级I＆QP钢的热轧初始微观组织图；
图2为实施例1-II所生产的1.0GPa级I＆QP钢的典型微观扫描组织图。
图3为实施例1-II所生产的1.0GPa级I＆QP钢在透射电镜下残余奥氏体的典型形貌特征图。
图4为图3中圆圈所标识的衍射花样。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明所述的一种通过微观组织调控实现I＆QP钢增强增塑的方法，包括热轧初始组织调控工序、酸轧工序、I＆QP调控工序和平整工序；
热轧初始组织调控工序：将精轧终轧温度860℃～880℃，精轧终轧后采取轧后前段层流冷却工艺，以≥35℃的冷速将带钢冷至530～560℃进行卷取，随后采取72h的缓冷措施，但本工序的实施方式不限于此；热轧初始组织调控工序中，冷却工序执行“U型冷却”方式，热头热尾各50m，保证中部温度545±15℃，头部和尾部温度565±15℃。
酸轧工序：需保证≥55％的累积压下量，累积压下量指钢坯冷轧到成品厚度，所需压下量。
I＆QP调控工工序：临界区加热温度845℃～865℃，在均热段结束后以＞50℃/s的冷却速率，将带钢冷却至一步淬火配分工艺温度345～365℃；终冷出炉温度≤155℃；平整过程实际轧制力控制在6800～7300KN之间；按照厚度规格进行钢坯运行速度的控制，其中≤1.4mm厚度规格带速≥80m/min；(1.5～1.8)mm厚度规格带速75±5m/min；厚度规格＞1.8mm将带速控制为70±5m/min。
实施例1～3：本发明所述的一种通过微观组织调控实现I＆QP钢增强增塑的方法，所用钢坯采用经济化、减量化的成分设计，其化学组成按质量百分比为C：0.20～0.24％，Si：1.5～1.7％，Mn：2.0～2.3％，Nb：0.05～0.07％，Alt：0.030～0.050％，并限制P≤0.008％，S≤0.008％，N≤0.006％，O≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质，但本工序的实施方式不限于此。
具体实施例1～3中钢坯的出钢钢水化学成分如表1所示。
表1 实施例的实际冶炼成分(质量百分比，％)
实施例 C Si Mn Nb Alt P S N O
1 0.22 1.61 2.1 0.06 0.05 0.006 0.004 0.006 0.005
2 0.20 1.70 2.0 0.07 0.03 0.004 0.006 0.004 0.003
3 0.24 1.50 2.3 0.05 0.04 0.008 0.008 0.005 0.004
本发明实施例1～3在实际生产中的具体工艺参数如表2所示。
表2 实施例的主要工艺控制参数
Figure BDA0002459150440000031
Figure BDA0002459150440000041
在热轧工序，对试验钢取样进行热轧初始微观组织分析，将热轧初始组织调控为体积分数≥85％且晶粒尺寸细小(3～5μm)的针状贝氏体组织，如图1为实施例1-II所生产的1.0GPa级I＆QP钢的热轧初始微观组织图。
对制备得到的1.0GPa级I＆QP钢取样进行显微组织分析及力学性能测试，测试与分析结果具体见表3。如图2为实施例1-II所生产的1.0GPa级I＆QP钢的典型微观扫描组织图；如图3为实施例1-II所生产的1.0GPa级I＆QP钢在透射电镜下残余奥氏体的典型形貌特征图图4为图3中圆圈所标识的衍射花样。
表3 实施例的力学性能与显微组织体积分数
Figure BDA0002459150440000042
本技术方法通过将热轧初始组织调控为体积分数≥85％且晶粒尺寸细小(3～5μm)的针状贝氏体组织，经过I＆QP工艺处理后，将最终微观组织调控为＞70％的不同位向存在的“板条簇”贝氏体组织、少量晶粒尺寸＜2.5μm的铁素体以及≥14.5％的片层状残γ三相混合组织，该方法有利于同步提高I＆QP钢的强塑性，其抗拉强度＞1.0GPa，延伸率＞24.0％，强塑积＞30.0GPa·％，同时扩孔率≥55％。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (4)

1.一种通过微观组织调控实现I&QP钢增强增塑的方法，其特征在于，包括热轧初始组织调控工序、酸轧工序和I&QP调控工序；
所述热轧初始组织调控工序将精轧终轧温度控制在860℃～880℃，精轧终轧后采取轧后前段层流冷却工艺，以≥35℃的冷速将钢坯冷至530～560℃进行卷取，卷取后缓冷72h，用以将热轧初始组织调控为体积分数≥85％且晶粒尺寸3～5μm的针状贝氏体组织；
酸轧工序中的累积压下量≥55％；
I&QP调控工序中的临界区加热温度845℃～865℃，在均热段结束后以＞50℃/s的冷却速率，将带钢冷却至一步淬火配分工艺温度345～365℃，终冷出炉温度≤155℃，用以将微观组织调控为＞70％的不同位向存在的“板条簇”贝氏体组织、晶粒尺寸＜2.5μm的铁素体以及≥14.5％的片层状残γ三相混合组织；
平整工序将轧制力控制在6800～7300KN。
2.根据权利要求1所述的一种通过微观组织调控实现I&QP钢增强增塑的方法，其特征在于，所用钢坯的化学组成按质量百分比为C：0.20～0.24％，Si：1.5～1.7％，Mn：2.0～2.3％，Nb：0.05～0.07％，Alt：0.030～0.050％，并限制P≤0.008％，S≤0.008％，N≤0.006％，O≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种通过微观组织调控实现I&QP钢增强增塑的方法，其特征在于，所述热轧初始组织调控工序，冷却工艺执行“U型冷却”方式，热头热尾为50m，中部温度545±15℃，头部和尾部温度565±15℃。
4.根据权利要求1所述的一种通过微观组织调控实现I&QP钢增强增塑的方法，其特征在于，所述I&QP调控工序，按照厚度规格对钢坯运行速度的控制，其中钢坯厚度≤1.4mm，带速≥80m/min；钢坯厚度1.5～1.8mm，带速为75±5m/min；钢坯厚度＞1.8mm，带速为70±5m/min。
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