CN112680655B

CN112680655B - 700MPa级汽车用低合金高强冷轧钢板及制备方法

Info

Publication number: CN112680655B
Application number: CN202011363646.8A
Authority: CN
Inventors: 李耀强; 陈小虎; 于晓飞; 刘自权; 马子洋; 刘鹏; 贾亚飞; 任虎
Original assignee: Handan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Handan Branch
Current assignee: Handan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Handan Branch
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2040-11-27
Also published as: CN112680655A

Abstract

本发明公开了屈服强度700MPa级低合金高强冷轧钢板及制备方法，所述钢板化学成分重量百分含量为：C：0.06～0.1%、Si：0.2～0.6%、Mn：1.0～1.5%、P≤0.015%、S≤0.008%、Als：0.03～0.06%、Nb：0.02～0.05%、Ti：0.07～0.11%、N≤0.005%，其余为Fe及不可避免杂质。本发明通过低碳及Nb、Ti微合金化的成分设计，匹配合理的轧制及连续退火工艺设计，获得组织均匀、机械性能稳定及冷成型性能良好的冷轧低合金高强钢，可以广泛适应汽车工业轻量化的发展需求。

Description

700MPa级汽车用低合金高强冷轧钢板及制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及700MPa级汽车用低合金高强冷轧钢板及制备方法。

背景技术

现代和未来汽车的发展趋势为低能耗、减重化和高安全，为适应这一发展趋势，钢铁企业、科研院所及汽车制造商积极致力于汽车车身“轻量化”，大量实验数据证明，汽车重量减少50%，燃料消耗将会降低将近一半。在保证车身安全的前提下，高强度钢代替低强度钢是汽车轻量化的重要措施。

低合金高强钢由于突出的力学性能、良好的焊接性能，尤其是高屈强比，能够更好的发挥结构材料使用性能的特点，被广泛的应用于建筑业、船舶业、机械制造业等，冷轧低合金高强钢还被广泛应用在汽车的部分结构件中，如座椅滑轨、翼子板支撑板、横梁等。

公开号为CN101538681的中国专利公开了一种生产屈服强度700MPa级高强钢的方法，该发明属于热轧产品，成品板较厚（1.4～9.0mm），且钢板表面质量、尺寸精度差，不能满足汽车用钢轻量化、高表面质量和高尺寸精度需求。

公开号为CN101956139的中国专利公开了一种屈服强度700MPa级高强度冷轧钢板及其制备方法，采用薄板坯连铸连轧流程、冷轧、退火、精整等流程制备而成，该专利退火方式为罩式退火，带钢表面质量不易控制，且需要二次冷轧，生产效率低。

公开号为CN101376944的中国专利公开了一种高强度高屈强比冷轧钢板及其制备方法。该发明专利合金含量较高（3.14%），成本高，且钢板屈服强度级别（500MPa级）较低。

针对现有技术的不足，本发明采用Ti、Nb微合金化，通过控制轧制和连续退火工艺，在高温条件下这些微合金元素固溶在基体中，形成碳氮化物第二相颗粒析出，这些细小的二相颗粒可有效阻止晶粒长大，从而获得细小的组织结构，达到了提高钢的强度、保持较高的延伸率的细晶强化效果,最终开发出一种0.6-1.6mm厚屈服强度700MPa级低成本汽车用低合金高强冷轧钢板，该钢板满足汽车制造业对高强度钢的要求，具有较好的成型性。

发明内容

本发明提供了700MPa级汽车用低合金高强冷轧钢板及制备方法，通过低碳及Nb、Ti微合金化成分设计，降低成本，通过控制轧制和连续退火工艺，强化钢板析出强化作用，制造出屈服强度在700MPa以上，断后伸长率＞5%，屈强比＞0.9，180°折弯为0t的性能优良的冷轧钢板，所制造的冷轧钢板可用作汽车结构件，如汽车车架纵梁、座椅滑轨、保险杠等零部件。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：700MPa级汽车用低合金高强冷轧钢板，所述钢板化学成分重量百分含量为：C：0.06～0.1%、Si：0.2～0.6%、Mn：1.0～1.5%、P≤0.015%、S≤0.008%、Als：0.03～0.06%、Nb：0.02～0.05%、Ti：0.07～0.11%、N≤0.005%，其余为Fe及不可避免杂质。

本发明所述的钢板化学成分重量百分含量优选为：C：0.07～0.09%、Si：0.3～0.5%、Mn：1.2～1.4%、P≤0.015%、S≤0.008%、Als：0.03～0.06%、Nb：0.02～0.03%、Ti：0.08～0.1%、N≤0.005%，其余为Fe及不可避免杂质。

本发明所述的钢板屈服强度R_p0.2：700MPa～850MPa，抗拉强度Rm≥720MPa，断后延伸率A₈₀mm≥5%，屈强比＞0.9。

本发明700MPa级汽车用低合金高强冷轧钢板，所述的钢板厚度规格为0.6-1.6mm。

本发明还提供一种上述700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板的制备方法，包括以下步骤：

（1）冶炼：采用转炉冶炼，LF精炼，连铸后获得板坯；

（2）热轧：板坯出加热炉温度控制在1210～1270℃，终轧温度控制在870～910℃，轧后通过层流冷却系统冷却至520～560℃卷取；

（3）冷轧：压下率控制在60～70%；

（4）退火：退火方式采用连续退火。

本发明所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2～3℃/s的加热速率将钢板加热至770～800℃，保温85～125s，再以3～5℃/s的冷却速率缓冷至630～670℃，随后以25～35℃/s的冷速快冷至400～450℃，过时效处理180～280s，平整延伸率为0.9～1.1%。

所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2.34℃/s的加热速率将钢板加热至785℃，保温117.28s，再以3.43℃/s的冷却速率缓冷至636℃，随后以25℃/s的冷速快冷至432℃，过时效处理247.2s，平整延伸率为0.99%。

本发明所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2.99℃/s的加热速率将钢板加热至792℃，保温92.59s，再以4.58℃/s的冷却速率缓冷至649℃，随后以28.91℃/s的冷速快冷至450℃，过时效处理195.16s，平整延伸率为0.95%。

本发明所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2.70℃/s的加热速率将钢板加热至789℃，保温102.28s，再以3.83℃/s的冷却速率缓冷至644℃，随后以28.14℃/s的冷速快冷至415℃，过时效处理215.58s，平整延伸率为1.07%。

本发明所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2.41℃/s的加热速率将钢板加热至796℃，保温115.74s，再以3.2℃/s的冷却速率缓冷至659℃，随后以28.35℃/s的冷速快冷至430℃，过时效处理243.95s，平整延伸率为0.99%。

本发明所公开的各元素的作用如下：

C：碳是强化钢板强度的元素，碳与钢中Ti、Nb等合金元素形成TiC、NbC等析出物对钢的强度增加有益，但碳含量过高会恶化钢的焊接性能，并且固溶强化增强导致强度增加塑性降低，本发明碳的含量为0.06～0.1wt%。

Si：硅是铁素体形成元素，主要作用是固溶强化和对钢水脱氧；Si为非碳化物形成元素，可以扩大Fe-C相图中的α+γ区，提高奥氏体向铁素体转变温度，从而促进铁素体析出；但Si含量过高会降低钢板的焊接性、涂覆性，且易导致表面质量问题，本发明选择Si含量为0.2～0.6wt%。

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。但形成的MnS会降低钢材的延展性，Mn也是一种成本较高的金属元素，过量的Mn会降低经济效益，本发明选择Mn含量为1.0～1.5wt%。

P：磷属于钢中夹杂元素，会造成钢材的中心偏析，本发明要求P含量为≤0.015wt%。

S：硫属于钢中夹杂元素，与Mn形成MnS非金属夹杂物，降低钢材的延展性，本发明要求S含量为≤0.008wt%。

Als：酸溶铝在钢中起到脱氧和细化晶粒作用，本发明选择ALs含量为0.03～0.06wt%。

Nb：铌是通过细化晶粒和沉淀析出强化来提高钢的强度，以Nb(C、N)形式存在钢中，阻止奥氏体晶粒长大，使铁素体晶粒尺寸变小，细化组织。本发明选择Nb含量为0.02～0.05wt%。

Ti：钛是强固N和脱氧元素，板坯在高温时就形成TiN，阻碍铸坯的奥氏体晶粒长大，细化晶粒。同时，低温条件下析出Ti(C、N)，析出强化提高材料屈服强度和韧性。本发明选择Ti含量为0.07～0.11wt%。

N：氮在钢中为杂质元素，本发明要求N≤0.005wt%。

本发明的钢材含有上述组分，其余组分为Fe和不可避免的杂质。特别的，任选可加入合金元素以改善具有良好加工性的钢材的特征，在此，即便是向该冷轧钢板的组成中加入了本发明的实例实施方案中未述及的合金元素，也不应解释为该合金元素偏离了本发明的范围。

本发明控制连续退火温度在770～800℃，α+γ两相区的加热温度极大影响奥氏体体积分数和稳定性，加热温度过低将不能有效消除冷轧态的纤维状组织，极大影响钢板的性能，加热温度过高会促进晶粒粗化，降低奥氏体中碳含量，降低奥氏体的稳定性。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1）本发明提供了700MPa级汽车用低合金高强冷轧钢板及制备方法，冷轧钢板屈服强度R_p0.2：700MPa～850MPa，抗拉强度R_m≥720MPa，断后延伸率A ₈₀≥5%，屈强比＞0.9，在180°折弯过程中不开裂。

2）通过成分设计，合金含量为1.63%～2.32%，成本低，匹配较高的酸轧压下率（60%-70%），同时连续退火工艺中较高的快冷速度25～35℃/s到时效阶段，在时效过程中Nb、Ti与C、N形成碳氮化合物，达到析出强化和细晶强化效果，获得组织均匀、机械性能稳定及冷成型性能良好的0.6-1.6mm厚低合金冷轧高强钢，可以广泛适应汽车工业轻量化的发展需求；

3）利用较低的卷取温度520-560℃，提高终轧后的晶粒再结晶的过冷度，降低晶粒尺寸，提高形核率，细化晶粒，从而提升带钢晶粒间协同变形的能力，提升产品延伸率，提高成型性。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的典型金相组织图（1000倍）。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性方法前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

以下通过具体实施例1～10对本发明一种屈服强度700MPa级低合金高强冷轧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单联精炼主要目的是温度调整、脱硫、脱氧、合金成分精调、去夹杂等。连铸采用保护浇注，防止增氮和二次氧化，采用恒拉速浇铸，过程控制稳定，液面波动控制在±3mm以内，板坯断面1216*236mm。热轧采用2250mm热轧机组，加热温度为1210～1270℃，终轧温度为870～910℃，轧后通过层流冷却系统冷却至520～560℃卷取。冷轧压下率控制在60～70%，冷硬态钢板规格为1.0*1100mm。退火方式采用连续退火，将钢板以2～3℃/s的加热速率将钢板加热至770～800℃，保温85～125s，再以3～5℃/s的冷却速率缓冷至630～670℃，随后以25～35℃/s的冷速快冷至400～450℃，过时效处理180～280s，平整延伸率为0.9～1.1%。

表1列出了实施例1～10制备一种屈服强度700MPa级低合金高强冷轧钢板铸坯的化学成分。

表1 实施例1～10钢板化学成分组成及质量百分含量（wt%）

注：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制备适用于一种屈服强度700MPa级低合金高强冷轧钢板所用热轧工艺参数。

表2 实施例1～10热轧工艺参数

表3实施例1～10制备适用于一种屈服强度700MPa级低合金高强冷轧钢板所用冷轧及退火工艺参数。

表3 实施例1～10冷轧及退火工艺参数

表4列出了实施例1～10制备适用于一种屈服强度700MPa级低合金高强冷轧钢板成品力学性能。

表4 实施例1～10钢板力学性能

由表4可以看出，本发明实施例1～10中屈服强度700MPa级低合金高强冷轧钢板力学性能优异，屈服强度＞700MPa，抗拉强度＞780MPa，断后延伸率＞5%，屈强比＞0.9，本发明的实施例1～10钢板在180°折弯过程中不开裂，因此可制备具有高塑性的高强度冷轧钢板。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板，其特征在于，所述钢板化学成分重量百分含量为：C：0.06～0.1%、Si：0.2～0.6%、Mn：1.0～1.5%、P≤0.015%、S≤0.008%、Als：0.03～0.06%、Nb：0.02～0.05%、Ti：0.07～0.11%、N≤0.005%，其余为Fe及不可避免杂质；

所述700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板的制备方法，包括以下步骤：（1）冶炼，（2）热轧，（3）冷轧，（4）退火；

所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2～3℃/s的加热速率将钢板加热至770～800℃，保温85～125s，再以3～5℃/s的冷却速率缓冷至630～670℃，随后以25～35℃/s的冷速快冷至400～450℃，过时效处理180～280s，平整延伸率为0.9～1.1%。

2.根据权利要求1所述的一种700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板，其特征在于，所述的钢板化学成分重量百分含量为：C：0.07～0.09%、Si：0.3～0.5%、Mn：1.2～1.4%、P≤0.015%、S≤0.008%、Als：0.03～0.06%、Nb：0.02～0.03%、Ti：0.08～0.1%、N≤0.005%，其余为Fe及不可避免杂质。

3.根据权利要求1或2所述的一种700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板，其特征在于，所述的钢板屈服强度Rp0.2为700MPa～850MPa，抗拉强度Rm≥720MPa，断后延伸率A80mm≥5%，屈强比＞0.9。

4.根据权利要求1或2所述的一种700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板，其特征在于，所述的钢板厚度规格为0.6-1.6mm。

5.基于权利要求1-4任意一项所述的一种700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）冶炼：采用转炉冶炼，LF精炼，连铸后获得板坯；

（3）冷轧：压下率控制在60～70%；

（4）退火：退火方式采用连续退火；

6.根据权利要求5所述的一种700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2.34℃/s的加热速率将钢板加热至785℃，保温117.28s，再以3.43℃/s的冷却速率缓冷至636℃，随后以25℃/s的冷速快冷至432℃，过时效处理247.2s，平整延伸率为0.99%。

7.根据权利要求5或6所述的一种700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2.99℃/s的加热速率将钢板加热至792℃，保温92.59s，再以4.58℃/s的冷却速率缓冷至649℃，随后以28.91℃/s的冷速快冷至450℃，过时效处理195.16s，平整延伸率为0.95%。

8.根据权利要求5或6所述的一种700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2.70℃/s的加热速率将钢板加热至789℃，保温102.28s，再以3.83℃/s的冷却速率缓冷至644℃，随后以28.14℃/s的冷速快冷至415℃，过时效处理215.58s，平整延伸率为1.07%。

9.根据权利要求5或6所述的一种700MPa级汽车用薄规格低合金高强冷轧钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的退火工艺为连续退火方法，以2.41℃/s的加热速率将钢板加热至796℃，保温115.74s，再以3.2℃/s的冷却速率缓冷至659℃，随后以28.35℃/s的冷速快冷至430℃，过时效处理243.95s，平整延伸率为0.99%。