CN113025892B - 一种可用于柔性生产的相强化钢及其柔性生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可用于柔性生产的相强化钢及其柔性生产方法，该相强化钢按金相组织包括双相钢和复相钢，其特征在于，所述相强化钢由如下质量分数的化学成分组成：C：0.07‑0.09％，Si：0.05‑0.1％，Mn：1.8‑2.0％，P：≤0.01％，S：≤0.005％，Al：0.5‑0.7％，Nb：0.01‑0.03％，Ti：0.01‑0.03％，Cr：0.1‑0.3％，Mo：0.1‑0.3％，余量为Fe和不可避免的杂质；相强化钢按金相组织包括双相钢和复相钢；本发明的相强化钢柔性生产方法，采用微合金化的思路，并匹配不同的热轧、冷轧、退火工艺，优化工艺控制参数，在保证较低的成本的同时实现了一种成分生产不同性能要求的相强化钢产品。

Description

一种可用于柔性生产的相强化钢及其柔性生产方法
技术领域
本发明涉及冷轧高强钢生产制造领域，特别涉及一种可用于柔性生产的相强化钢及其柔性生产方法。
背景技术
随着汽车工业的发展和节能减排的需要，提高整车的安全性并且降低车身重量成为汽车工业发展的主要趋势。而密度较轻的铝合金和碳纤维材料价格昂贵，并不适合家用经济型轿车使用，因此越来越多的相强化钢被应用于车身制造，以实现提高安全性并且减轻整车重量。
在相同的强度级别，根据相组成的不同，相强化钢分为双相钢、复相钢的等多个钢种分类，分别对应着不同零件的个性化需求，实际生产过程中这两个钢种一般对应着不同的成分体系，对于订单量较小的钢种，炼钢过程中会产生短浇次，造成生产组织较为困难，因此常常影响交货周期，如何利用生产工艺的配合，达到采用一种成分生产不同性能要求的相强化钢产品的目的，是一个亟待解决的问题。这种柔性化生产的方法对减少炼钢过程中产生的短浇次，保证订单兑现率，降低成本有着重要的作用。
现有公开的技术文献中，专利CN201710124503，公布了一种一钢多级冷轧低合金高强钢带及其生产方法，该产品屈服强度覆盖420～500MPa，抗拉强度覆盖550~622MPa，尽管该方法也实现了柔性生产，但是所生产的低合金高强钢抗拉强度偏低，无法满足轻量化的需求。
因此，本领域技术人员致力于开发一种可用于柔性生产的相强化钢及其柔性生产方法，旨在解决现有技术中相强化钢在柔性生产中的缺陷。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的可用于柔性生产的相强化钢及其柔性生产方法。
本发明第一方面提供一种可用于柔性生产的相强化钢，所述相强化钢按金相组织包括双相钢和复相钢；
所述相强化钢由如下质量分数的化学成分组成：C：0.07-0.09%，Si：0.05-0.1%，Mn：1.8-2.0 %，P：≤ 0.01%，S：≤ 0.005%，Al：0.5-0.7%，Nb：0.01-0.03%，Ti：0.01-0.03%，Cr：0.1-0.3%，Mo：0.1-0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述相强化钢屈服强度为420-760MPa，抗拉强度为780-930MPa，延伸率为11%-23%，屈强比为0.54-0.84，其扩孔率为20%-45%；
进一步地，所述双相钢由如下体积分数的金相组织组成：72-86%的铁素体、12-22%的马氏体和1%-6%的贝氏体；
进一步地，所述复相钢由如下体积分数的金相组织组成：所述复相钢由如下体积分数的金相组织组成：50-73%的铁素体、16-25%的马氏体和9-28%的贝氏体；
基于同一发明构思，本发明第二方面还提供一种可用于柔性生产的相强化钢的生产方法，
所述方法包括板坯加热、热轧、层流冷却、卷取，酸轧、连退和平整工序；
进一步地，所述连退工序包括有加热段、均热段、缓冷段、快冷段和过时效段；所述加热段和所述均热段的温度为770-850℃，且连退速度为60-150m/min，所述快冷段和所述过时效段的温度为260-300℃；
若生产420MPa≤屈服强度≤550MPa级别双相钢产品，所述加热段和所述均热段的温度为770-810℃，且连退速度为100-150m/min，所述快冷段和所述过时效段的温度为260-280℃；
若生产500MPa≤屈服强度≤650MPa级别双相钢产品，所述加热段和所述均热段的温度为800-830℃，且连退速度为70-150m/min，所述快冷段和所述过时效段的温度为270-300℃；
若生产570 MPa≤屈服强度≤650MPa级别复相钢产品，所述加热段和所述均热段的温度为815-840℃，且连退速度为60-95m/min，所述快冷段和所述过时效段的温度为270-300℃；
若生产600 MPa≤屈服强度≤760MPa级别复相钢产品，所述加热段和所述均热段的温度为830-850℃，且连退速度为60-65m/min，所述快冷段和所述过时效段的温度为260-275℃；
进一步地，所述板坯加热工序中，加热时间为80-240min，板坯出炉温度为1195-1285℃；
进一步地，所述热轧工序中，开轧温度为1000-1100℃，终轧温度为870-920℃，中间坯厚度为30-48 mm；
进一步地，所述层流冷却的前段冷却速度为60-80℃/s，所述卷取的温度为500-670℃；
进一步地，所述酸轧工序中，酸轧压下率43-69%；
进一步地，所述平整工序中，平整延伸率为0.3-0.8%；
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的相强化钢，采用一种成分生产不同力学性能要求的相强化钢产品，力学性能优异，屈服强度覆盖420-760MPa，抗拉强度780-920MPa，延伸率大于等于11%-23%，屈强比0.54-0.84，其扩孔率20%-55%；
本发明实施例提供的相强化钢，采用微合金化的思路，并匹配不同的热轧、冷轧、退火工艺，优化工艺控制参数，在保证较低的成本的同时实现了一种成分生产不同性能要求的相强化钢产品；
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的实施例1得到的双相钢的微观组织图；
图2是本发明的实施例2得到的双相钢的微观组织图；
图3是本发明的实施例3得到的复相钢的微观组织图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明中用到的“第一”、“第二”等词，不表示顺序关系，可以理解为名词。
在可用于柔性生产的相强化钢的生产方法工艺操作中，所述卷取的温度控制是实现一种可柔性制造相强化钢柔性制造的重要条件，当卷取温度处于贝氏体转变开始温度之下时，所得到的热轧态的组织为铁素体+细小贝氏体组织，具有这种组织的热轧板经冷轧进行退火时，可以很快达到两相区平衡态，在随后的退火冷却过程中，可以获得较多的马氏体+贝氏体的组织。较高的卷取温度，可以获得稳定的铁素体+珠光体的热轧组织，退火之后可以得到铁素体+马氏体的双相组织；
所述相强化钢柔性生产方法，连退工序中，采用较低的退火温度，可以在加热后两相区获得30%左右的奥氏体，随后经过冷却可以获得纯净的铁素体和马氏体双相组织；而采用中间温度退火，两相区奥氏体的含量约45%左右，冷却时除了获得马氏体组织之外还能获得一部分的贝氏体组织；采用高温退火，两相区的奥氏体含量达到了65%左右，分布在奥氏体中的合金元素相富集程度较低，配合较低的冷却速度，冷却后可以获得铁素体+马氏体+贝氏体的复相组织。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的黑色二氧化铈纳米材料及其制备方法进行详细说明。
实施例1、双相钢的生产
1）冶炼工序：根据上述一种可柔性制造相强化钢及其柔性制造方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间199-240min，出炉温度1267-1285℃，粗轧中间坯厚度40-48 mm；终轧温度控制在886-919℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为60℃/s，卷取温度控制在615-621℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率52-63%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在767-802℃，连退速度控制在103-111m/min，快冷段和过时效段温度控制在264-274℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在0.3-0.4%。
经检测，
实施例1所得相强化钢屈服强度为424-502MPa，抗拉强度797-812MPa，延伸率15%-23%，屈强比0.54-0.63，扩孔率覆盖20%-24%。
实施例1所得相强化钢由如下体积分数的金相组织组成，78-81%的铁素体、17.4-18.6%的马氏体和2.5-3.1%的贝氏体，为双相钢。
实施例2、双相钢的生产
1）冶炼工序：根据上述一种可柔性制造相强化钢及其柔性制造方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间113-121min，出炉温度1243-1280℃，粗轧中间坯厚度30-38 mm；终轧温度控制在883-889℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为60℃/s，卷取温度控制在601-667℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率52-69%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在802-819℃，连退速度控制在116-146m/min，快冷段和过时效段温度控制在275-281℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在0.4%。
经检测，
实施例2所得相强化钢屈服强度为515-550MPa，抗拉强度813-830MPa，延伸率12.5%-17.5%，屈强比0.63-0.66，扩孔率覆盖31%-33%。
实施例2所得相强化钢由如下体积分数的金相组织组成，72.7-79.1%的铁素体、19.2-21.8%的马氏体和1.7-5.6%的贝氏体，为双相钢。
实施例3、复相钢的生产
1）冶炼工序：根据上述一种可柔性制造相强化钢及其柔性制造方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间101-154min，出炉温度1235-1238℃，粗轧中间坯厚度30 mm；终轧温度控制在883-885℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为70℃/s，卷取温度控制在572-577℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率50%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在826-827℃，连退速度控制在74-75m/min，快冷段和过时效段温度控制在289-294℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在0.5-0.6%。
经检测，
实施例3所得相强化钢屈服强度为570-650MPa，抗拉强度787-842MPa，延伸率16%-18.5%，屈强比0.72-0.77，扩孔率覆盖38%-42%。
实施例3所得相强化钢由如下体积分数的金相组织组成，65.7-66.3%的铁素体、16.7-17.2%的马氏体和16.5-17.6%的贝氏体，为复相钢。
实施例4、复相钢的生产
1）冶炼工序：根据上述一种可柔性制造相强化钢及其柔性制造方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间115-139min，出炉温度1235-1236℃，粗轧中间坯厚度30 mm；终轧温度控制在881-888℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为70℃/s，卷取温度控制在562-623℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率50-52%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在819-837℃，连退速度控制在74-83m/min，快冷段和过时效段温度控制在297-301℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在0.5%。
经检测，
实施例4所得相强化钢屈服强度为629MPa，抗拉强度805-830MPa，延伸率11%-15%，屈强比0.76-0.78，扩孔率覆盖39%-44%。
实施例4所得相强化钢由如下体积分数的金相组织组成，64.5-64.8%的铁素体、17.3-17.5%的马氏体和17.7-18.2%的贝氏体，为复相钢。
实施例5、双相钢的生产
1）冶炼工序：根据上述一种可柔性制造相强化钢及其柔性制造方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间168-169min，出炉温度1267℃，粗轧中间坯厚度42-44mm；终轧温度控制在893-901℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为60℃/s，卷取温度控制在605-620℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率53%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在785-799℃，连退速度控制在106-113m/min，快冷段和过时效段温度控制在277-280℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在0.3-0.4%。
经检测，
实施例5所得相强化钢屈服强度为475-495MPa，抗拉强度803-832MPa，延伸率16.5-19.5%，屈强比0.59，扩孔率覆盖26%-27%。
实施例5所得相强化钢由如下体积分数的金相组织组成，80.9-81.5%的铁素体、15.4-16.3%的马氏体和2.2-3.7%的贝氏体，为双相钢。
实施例6、复相钢的生产
1）冶炼工序：根据上述一种可柔性制造相强化钢及其柔性制造方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间80-123min，出炉温度1195-1255℃，粗轧中间坯厚度30-38mm；终轧温度控制在873-893℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为60-80℃/s，卷取温度控制在507-578℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率43-50%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在814-846℃，连退速度控制在61-95m/min，快冷段和过时效段温度控制在264-291℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在0.5-0.8%。
经检测，
实施例6所得相强化钢屈服强度为582-759MPa，抗拉强度809-929MPa，延伸率11-17%，屈强比0.69-0.84，扩孔率覆盖28%-54%。
实施例6所得相强化钢由如下体积分数的金相组织组成，50.6-72.8%的铁素体、17.4-22.3%的马氏体和9.8-27.1%的贝氏体，为复相钢。
实施例7、复相钢的生产
1）冶炼工序：根据上述一种可柔性制造相强化钢及其柔性制造方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间100-115min，出炉温度1210-1230℃，粗轧中间坯厚度30mm；终轧温度控制在870-892℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为70-80℃/s，卷取温度控制在500-554℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率43-50%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在822-831℃，连退速度控制在63-75m/min，快冷段和过时效段温度控制在275-295℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在0.6-0.8%。
经检测，
实施例7所得相强化钢屈服强度为650-738MPa，抗拉强度829-881MPa，延伸率13-13.5%，屈强比0.78-0.84，扩孔率覆盖45%-55%。
实施例7所得相强化钢由如下体积分数的金相组织组成，51.4-56.8%的铁素体、19.4-24.5%的马氏体和24.1-23.8%的贝氏体，为复相钢。
对比例8、
1）冶炼工序：根据一钢多级冷轧低合金高强钢带及其生产方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间198min，出炉温度1262℃，粗轧中间坯厚度32mm；终轧温度控制在870℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为60℃/s，卷取温度控制在609℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率71%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在815℃，连退速度控制在160m/min，快冷段和过时效段温度控制在410℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在0.8%。
对比例9、
1）冶炼工序：根据一钢多级冷轧低合金高强钢带及其生产方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间190min，出炉温度1250℃，粗轧中间坯厚度35mm；终轧温度控制在840℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为64℃/s，卷取温度控制在590℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率63%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在830℃，连退速度控制在105m/min，快冷段和过时效段温度控制在390℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在1.3%。
对比例10、
1）冶炼工序：根据一钢多级冷轧低合金高强钢带及其生产方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间202min，出炉温度1274℃，粗轧中间坯厚度38mm；终轧温度控制在852℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为68℃/s，卷取温度控制在614℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率55%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在840℃，连退速度控制在70m/min，快冷段和过时效段温度控制在410℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在1.6%。
对比例11、
1）冶炼工序：根据一钢多级冷轧低合金高强钢带及其生产方法的重量百分比成分进行冶炼，铸造成板坯；
2）热轧工序：其坯加热工序特征在于板坯在炉时间215min，出炉温度1252℃，粗轧中间坯厚度32mm；终轧温度控制在880℃；
3）卷取工序：层流冷却前段冷却速度为70℃/s，卷取温度控制在618℃；
4）酸轧工序：酸轧压下率67%。
5）连退工序：加热和均热段温度均控制在740℃，连退速度控制在160m/min，快冷段和过时效段温度控制在400℃；
6）平整工序：平整延伸率控制在1.0%。
将上述实施例1-6、以及对比例8-9得到的钢产品进行化学成分分析，结果入表1所示：
表1（重量百分比%）
Figure 814633DEST_PATH_IMAGE001
从表1以及实施例1-6的检测数据可以看出，通过本发明与对比例的对比可以看出，对比例生产的产品性能并未通过工艺调整满足不同性能的需求，属于一个成分对应一个钢种，在实际生产中将会因订单的不足而产生的短交次的问题。而本发明的材料通过有效的成分设计和工艺的组合，可以实现通过调整生产过程中的卷取的温度和连退工序中退火温度，得到双相或复相钢。可以降低合金成本并简化生产工艺，在保持抗拉强度等力学性能的前提下，可以实现相强化钢柔性制造。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种可用于相强化钢的柔性生产方法，所述相强化钢按金相组织包括双相钢或复相钢，其特征在于，所述相强化钢由如下质量分数的化学成分组成：C：0.07-0.09%，Si：0.05-0.1%，Mn：1.8-2.0 %，P：≤ 0.01%，S：≤ 0.005%，Al：0.5-0.7%，Nb：0.01-0.03%，Ti：0.01-0.03%，Cr：0.1-0.3%，Mo：0.1-0.3%，余量为Fe和不可避免的杂质，所述相强化钢屈服强度为420-760MPa，抗拉强度为780-930MPa，延伸率为11%-23%，屈强比为0.54-0.84，其扩孔率为20%-45%，所述双相钢由如下体积分数的金相组织组成：72-86%的铁素体、12-22%的马氏体和1%-6%的贝氏体，所述复相钢由如下体积分数的金相组织组成：50-73%的铁素体、16-25%的马氏体和9-28%的贝氏体，所述相强化钢的生产方法包括板坯加热、热轧、层流冷却、卷取，酸轧、连退和平整工序，所述连退工序包括有加热段、均热段、缓冷段、快冷段和过时效段，若生产420MPa≤屈服强度≤550MPa级别双相钢产品，所述加热段和所述均热段的温度为770-810℃，且连退速度为100-150m/min，所述快冷段和所述过时效段的温度为260-280℃；
若生产500MPa≤屈服强度≤650MPa级别双相钢产品，所述加热段和所述均热段的温度为800-830℃，且连退速度为70-150m/min，所述快冷段和所述过时效段的温度为270-300℃；
若生产570 MPa≤屈服强度≤650MPa级别复相钢产品，所述加热段和所述均热段的温度为815-840℃，且连退速度为60-95m/min，所述快冷段和所述过时效段的温度为270-300℃；
若生产600 MPa≤屈服强度≤760MPa级别复相钢产品，所述加热段和所述均热段的温度为830-850℃，且连退速度为60-65m/min，所述快冷段和所述过时效段的温度为260-275℃。
2.根据权利要求1所述的可用于相强化钢的柔性生产方法，其特征在于，所述板坯加热工序中，加热时间为80-240min，板坯出炉温度为1195-1285℃。
3.根据权利要求1所述的可用于相强化钢的柔性生产方法，其特征在于，所述热轧工序中，开轧温度为1000-1100℃，终轧温度为870-920℃，中间坯厚度为30-48 mm。
4.根据权利要求1所述的可用于相强化钢的柔性生产方法，其特征在于，所述层流冷却的前段冷却速度为60-80℃/s，所述卷取的温度为500-670℃。
5.根据权利要求1所述的可用于相强化钢的柔性生产方法，其特征在于，所述酸轧工序中，酸轧压下率43-69%。
6.根据权利要求1所述的可用于相强化钢的柔性生产方法，其特征在于，所述平整工序中，平整延伸率为0.3-0.8%。
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