CN112853205B - 一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢及其制造方法 - Google Patents

一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，主要化学成分重量百分比为：C：0.06％～0.10％、Si：0.05％～0.30％、Mn：1.80％～2.50％、Als：0.010％～0.080％、P≤0.020％、S≤0.008％、Nb：0.010％～0.070％、Ti：0.010％～0.050％，Cr：0.10％～0.40％，Mo：0.10％～0.40％，其余为Fe和不可避免杂质。本发明还公布了850MPa级低屈强比热轧高强复相钢的制造方法，本发明的产品具有优异的冷弯性能、焊接性能和强塑性匹配，同时具有良好的工业生产适应性。

Description

一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢及其制造方法
技术领域
本发明专利涉及金属材料领域，涉及一种850MPa级低屈强比高强热轧复相钢及其制造方法，主要应用于制造汽车结构件。
背景技术
汽车产业不断发展壮大，在国民经济中的地位和作用持续增强，对推动经济增长、促进社会就业、改善民生福祉做出了突出贡献。到2009年中国已成为汽车制造和消费大国并一直保持至今。此外，随着能源、环保、安全法规的日益严苛，汽车轻量化已成为汽车工业发展的必然选择，而高强钢的推广应用是实现汽车轻量化以及节能减排的有效途径。
高强度钢中，复相钢的微观组织主要由铁素体、贝氏体和马氏体以及析出物组成，不但具有高强度和足够的成形性，而且具有良好的加工硬化特性、焊接性能和翻边扩孔性能，因此，复相钢广泛用于制造汽车结构件。
中国专利申请号201910681375.1的《一种抗拉强度800MPa级热轧复相钢及其生产方法》公开了一种由铁素体、粒状贝氏体和少量岛状马氏体混合组织组成的复相钢，该发明采用C-Mn-Si-Nb-Ti-Mo成分和高温轧制、低温卷取工艺设计，未提及到C-Si-Mn-Cr-Mo-Nb-Ti成分和二段冷却工艺；且该专利未提及到屈服强度在620MPa以下，抗拉强度在850MPa以上，屈强比在0.7以下的热轧高强复相钢及其制造方法。
中国专利申请号201910113012.8的《一种低成本热轧复相钢HR900CP及其生产方法》公开了一种由铁素体、粒状贝氏体和马氏体混合组织组成的复相钢，为了降低生产工艺成本，该发明采用C-Mn-Si-Cr-Ti成分和高温轧制、低温卷取工艺设计，未提及到C-Si-Mn-Cr-Mo-Nb-Ti成分和二段冷却工艺；该专利未提及到屈服强度在620MPa以下，抗拉强度在850MPa以上，屈强比在0.7以下的热轧高强复相钢及其制造方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢及其制造方法。其屈服强度620MPa以下、抗拉强度在850MPa以上，延伸率在15％以上，屈强比在0.7以下，显微组织类型为铁素体、马氏体和粒状贝氏体组成的混合组织，广泛用于制造汽车底盘结构件、安全带支架、保险杠等。
本发明的具体技术方案为：一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，主要化学成分重量百分比为：C：0.06％～0.10％、Si：0.05％～0.30％、Mn：1.80％～2.50％、Als：0.010％～0.080％、P≤0.020％、S≤0.008％、Nb：0.010％～0.070％、Ti：0.010％～0.050％，Cr：0.10％～0.40％，Mo：0.10％～0.40％，其余为Fe和不可避免杂质。
进一步地，一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，主要化学成分重量百分比为：C：0.078％～0.90％、Si：0.10％～0.30％、Mn：1.90％～2.20％、Als：0.030％～0.060％、P≤0.015％、S≤0.005％、Nb：0.030％～0.060％、Ti：0.010％～0.030％，Cr：0.20％～0.40％，Mo：0.10％～0.30％，其余为Fe和不可避免杂质。
进一步地，一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢的制造方法，生产制造工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→RH→连铸→铸坯热装→热连轧→冷却→卷取。
进一步地，所述热轧工艺为：
1)铸坯采用热装方式组产，加热炉出炉温度控制在1200～1250℃；
2)为了提高产品性能和表面质量，热轧终轧温度控制在830～900℃；
3)轧后采用二段控制冷却工艺；
4)热轧卷取温度控制在530～600℃，卷取后冷却至室温。
采用本发明生产的850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，屈服强度≤620MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥15％，且3.0～4.0mm厚度钢板的屈强比≤0.7。
本发明中为了得到一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，采用C-Si-Mn-Nb-Ti-Cr-Mo。在合金元素的具体设计中，C元素用于形成足够的碳化物强化相，以保证钢的强度级别，从成形性和焊接性能方面考虑，钢中宜采用低的碳含量，为了保证材料高强度和高韧性，同时考虑到其成形性能和焊接性能，C含量控制在0.06％～0.10％；Si元素在钢中起固溶强化作用，同时Si加速C向奥氏体的偏聚，可扩大铁素体形成范围，抑制渗碳体形成，有助于改善钢板的延伸率。同时，硅含量过高容易使钢板表面产生红铁皮等表面缺陷，对钢板表观质量有不良影响，且还导致钢板表面硅富集，降低钢板的磷化涂装性能，因此钢中采用低Si设计，Si含量控制在0.05～0.3％；Mn元素可扩大奥氏体相区，提高过冷奥氏体稳定性，推迟过冷奥氏体相的转变，有利于相变组织的细化和调控基体组织含量；同时，固溶的Mn元素可提高钢的强度，抑制第二相热轧析出，促进第二相在轧后的却过程中在铁素体中析出，提升了析出强化作用；Nb、Ti微合金元素主要作用是在高温段析出阻碍晶粒长大、热轧过程中应变诱导析出的微合金碳氮化物阻碍形变奥氏体再结晶或阻止再结晶晶粒长大、卷取及连续冷却过程中在铁素体中沉淀析出的微合金碳氮化物产生强烈沉淀强化效果，固定C、N原子降低它们对韧性、焊接性及成形性能的危害；Cr元素是中强碳化物形成元素，显著提高钢的淬透性，能强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变，能够延缓珠光体和贝氏体的形成，有利于获得贝氏体组织，而且扩大了“卷取窗口”；Mo元素能够降低碳化物形成元素的扩散能力，从而延迟碳化物沉淀的形成，能够提高微合金碳氮化物的热稳定性，从而减轻钢带卷取保温过程中析出相的粗化倾向，有利于提高钢带强度。
(2)通过铁水预处理、转炉冶炼和LF+RH双联精炼工艺和Ca处理工艺，实现C、Si、Mn、Nb、Ti、Cr、Mo的化学成分控制，并提高P和S元素低含量水平控制，降低钢中夹杂物水平。
(3)采用结晶器钢液面波动控制±3mm以内的稳定速度浇注方法和均匀冷却工艺，投用动态轻压下，并利用电磁辊搅拌使得杂质上浮以获得好的铸坯内部质量。
(4)为进一步保证铸坯质量，降低铸坯开裂倾向，同时降低能耗，采用铸坯热装方式进行组产。铸坯在加热炉中加热2.5小时，出炉温度控制在1200～1250℃，有效控制Nb和Ti微合金元素在高温段的析出损耗。
(5)粗轧采用3+3道次轧制，除鳞水全开；在2250mm热连轧机上进行精轧，精轧入口温度为1030～1050℃。
(6)为了获得细小均匀的组织，同时减少氧化铁皮的产生，终轧温度控制在830～900℃，较低的终轧温度有利于细化原奥氏体经理尺寸和使板坯轧后进入两相区以部分奥氏体化。
(7)终轧后采用二段控制冷却工艺冷却：第一段冷却速度控制在30～50℃/s，终冷温度控制在720～760℃，目的使材料进入铁素体相区析出铁素体；第二段空冷时间控制在6～12s，终冷温度控制在660～720℃，目的使材料获得一定数量铁素体；
(8)热轧卷取温度控制在530～600℃，卷取后冷却至室温，目的使材料获得一定数量贝氏体和马氏体组织，同时使析出的二相粒子尺寸更加细小、分布更弥散，提高产品强度。
与现有技术相比，本发明针对汽车轻量化的需求，采用低Si成分设计、添加适宜的Nb、Ti、Cr、Mo微合金元素，选用合适的TMCP工艺，成功开发了一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，同时产品具有优异的冷弯性能、焊接性能和强塑性匹配，同时具有良好的工业生产适应性。
附图说明
图1为本发明850MPa级热轧高强复相钢的典型组织照片(a)金相照片；
图2为本发明850MPa级热轧高强复相钢的典型组织照片(b)SEM照片；
(a)为4％的硝酸酒精试剂腐蚀后光学和SEM组织照片，组织为铁素体、马氏体和粒状贝氏体组成的混合组织
具体实施方式
下面结合实施例和附图1-2对本发明做进一步地描述。
表1实施例实测化学成分(质量百分数％，余量为Fe)
Figure BDA0002876075370000031
Figure BDA0002876075370000041
实施例1-5进行轧制生产，生产制造工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→RH→连铸→铸坯热装→热连轧→冷却→卷取。
通过铁水预处理、转炉冶炼和LF+RH双联精炼工艺和Ca处理工艺，实现C、Si、Mn、Nb、Ti、Cr、Mo的化学成分控制，并提高P和S元素低含量水平控制，降低钢中夹杂物水平。
采用结晶器钢液面波动控制±3mm以内的稳定速度浇注方法和均匀冷却工艺，投用动态轻压下，并利用电磁辊搅拌使得杂质上浮以获得好的铸坯内部质量。
为进一步保证铸坯质量，降低铸坯开裂倾向，同时降低能耗，采用铸坯热装方式进行组产。铸坯在加热炉中加热2.5小时，出炉温度控制在1200～1250℃，有效控制Nb和Ti微合金元素在高温段的析出损耗。
粗轧采用3+3道次轧制，除鳞水全开；在2250mm热连轧机上进行精轧，精轧入口温度为1030～1050℃。
为了获得细小均匀的组织，同时减少氧化铁皮的产生，终轧温度控制在830～900℃，较低的终轧温度有利于细化原奥氏体经理尺寸和使板坯轧后进入两相区以部分奥氏体化。
终轧后采用二段控制冷却工艺冷却：第一段冷却速度控制在30～50℃/s，终冷温度控制在720～760℃，目的使材料进入铁素体相区析出铁素体；第二段空冷时间控制在6～12s，终冷温度控制在660～720℃，目的使材料获得一定数量铁素体；
热轧卷取温度控制在530～600℃，卷取后冷却至室温，目的使材料获得一定数量贝氏体和马氏体组织，同时使析出的二相粒子尺寸更加细小、分布更弥散，提高产品强度。
实施例1-5的轧制工艺参数见表2。
表2实施例轧制工艺参数
编号 厚度mm 加热出炉温度(℃) 终轧温度(℃) 卷取温度(℃)
S1 3.0 1210 840 550
S2 3.0 1230 860 570
S3 4.0 1230 850 580
S4 4.0 1240 850 580
S5 4.0 1240 860 600
表3实施例力学性能
编号 Rp<sub>0.2</sub>(MPa) Rm(MPa) A<sub>80</sub>(％) 屈强比
S1 592 898 15 0.66
S2 568 867 16 0.65
S3 573 880 16 0.65
S4 582 883 15 0.66
S5 552 856 19 0.64
其中：Rp0.2－屈服强度；Rm－抗拉强度；A80－标距为80mm的断后延伸率。
表1为实施例1-5的原料钢的化学成分表，将实施例1-5的铸坯经过加热炉加热、然后在2250mm热连轧机组进行轧制、冷却。实施例1-5的轧制工艺见表2，力学性能见表3。
结合上述实施例和图表，实施例1-5按照本发明的要求选取原料并进行轧制，其获得的产品全部都符合屈服强度≤620MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥15％，且3.0～4.0mm厚度钢板的屈强比≤0.7。

Claims (4)

1.一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，其特征是，主要化学成分重量百分比为：C：0.06%~0.10%、Si：0.05%~0.30%、Mn：1.80%~2.50%、Als：0.010%~0.080%、P≤0.020%、S≤0.008%、Nb：0.010%~0.070%、Ti：0.010%~0.050%，Cr：0.10%~0.40%，Mo：0.10%~0.40%，其余为Fe和不可避免杂质；
生产制造工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→RH→连铸→铸坯热装→热连轧→冷却→卷取；
所述热轧工艺为：
1）铸坯采用热装方式组产，加热炉出炉温度控制在1200~1250℃；
2）为了提高产品性能和表面质量，热轧终轧温度控制在830~900℃；
3）轧后采用二段控制冷却工艺；
4）热轧卷取温度控制在530~600℃，卷取后冷却至室温；
所述二段控制冷却工艺：第一段冷却速度控制在30~50℃/s，终冷温度控制在720~760℃；第二段空冷时间控制在6~12s，终冷温度控制在660~720℃；
所述制造方法生产的850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，屈服强度≤620MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥15%，且3.0~4.0mm厚度钢板的屈强比≤0.7。
2.根据权利要求1所述的一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，其特征是，主要化学成分重量百分比为：C：0.078%~0.90%、Si：0.10%~0.30%、Mn：1.90%~2.20%、Als：0.030%~0.060%、P≤0.015%、S≤0.005%、Nb：0.030%~0.060%、Ti：0.010%~0.030%，Cr：0.20%~0.40%，Mo：0.10%~0.30%，其余为Fe和不可避免杂质。
3.一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢的制造方法，其特征是，生产制造工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→RH→连铸→铸坯热装→热连轧→冷却→卷取；
所述热轧工艺为：
1）铸坯采用热装方式组产，加热炉出炉温度控制在1200~1250℃；
2）为了提高产品性能和表面质量，热轧终轧温度控制在830~900℃；
3）轧后采用二段控制冷却工艺；
4）热轧卷取温度控制在530~600℃，卷取后冷却至室温；
所述二段控制冷却工艺：第一段冷却速度控制在30~50℃/s，终冷温度控制在720~760℃；第二段空冷时间控制在6~12s，终冷温度控制在660~720℃；
所述制造方法生产的850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，主要化学成分重量百分比为：C：0.06%~0.10%、Si：0.05%~0.30%、Mn：1.80%~2.50%、Als：0.010%~0.080%、P≤0.020%、S≤0.008%、Nb：0.010%~0.070%、Ti：0.010%~0.050%，Cr：0.10%~0.40%，Mo：0.10%~0.40%，其余为Fe和不可避免杂质；屈服强度≤620MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥15%，且3.0~4.0mm厚度钢板的屈强比≤0.7。
4.根据权利要求3所述的一种850MPa级低屈强比热轧高强复相钢的制造方法，其特征是，生产制造工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→LF→RH→连铸→铸坯热装→热连轧→冷却→卷取；
所述热轧工艺为：
1）铸坯采用热装方式组产，加热炉出炉温度控制在1200~1250℃；
2）为了提高产品性能和表面质量，热轧终轧温度控制在830~900℃；
3）轧后采用二段控制冷却工艺；
4）热轧卷取温度控制在530~600℃，卷取后冷却至室温；
所述二段控制冷却工艺：第一段冷却速度控制在30~50℃/s，终冷温度控制在720~760℃；第二段空冷时间控制在6~12s，终冷温度控制在660~720℃；
所述制造方法生产的850MPa级低屈强比热轧高强复相钢，主要化学成分重量百分比为：C：0.078%~0.90%、Si：0.10%~0.30%、Mn：1.90%~2.20%、Als：0.030%~0.060%、P≤0.015%、S≤0.005%、Nb：0.030%~0.060%、Ti：0.010%~0.030%，Cr：0.20%~0.40%，Mo：0.10%~0.30%，其余为Fe和不可避免杂质； 屈服强度≤620MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥15%，且3.0~4.0mm厚度钢板的屈强比≤0.7。
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