CN113355604B - 低成本700MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本700MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法，属于冷轧板带生产技术领域。低成本700MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C0.08‑0.13％，Si0.10‑0.50％，Mn1.60‑1.90％，Als0.015‑0.070％，P≤0.020％，S≤0.010％，N≤0.0060％，V0.06‑0.10％，Cr0.20‑0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质；其制备方法包括冶炼、热轧、酸轧、热镀锌等工序。本发明通过通过成分与工艺的合理匹配，制备得到的钢板屈服强度为410‑490MPa，抗拉强度为720‑780MPa，伸长率A80为17.0‑25.0％、扩孔率为53.0‑68.0％，本发明工艺控制简单，生产成本低，可有效解决现有700MPa级热镀锌复相钢板力学性能较差的问题。

Description

低成本700MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法
技术领域
本发明属于冷轧板带生产技术领域，涉及采用连续热镀锌生产的热镀锌复相钢，具体涉及一种低成本700MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法。
背景技术
近年来随着汽车行业的发展和节能减排的需要，汽车用钢逐渐向高强度钢发展，同时高强度钢应用的折弯翻边等成形零件日益增多。传统的高强钢主要为双相钢，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，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，其弯曲性能和扩孔性能较低，不能满足扩孔翻边、翻折弯成形零件的生产。
2016年7月27日公开的专利CN105803334A抗拉强度700MPa级热轧复相钢及其生产方法，化学成分为C 0.06-0.10％，Si≤0.3％，Mn 1.00-1.40％，P≤0.025％，S≤0.008％，Als 0.020-0.070％，Nb 0.015-0.035％，余量为Fe及不可避免杂质。加热温度控制在1250-1300℃，加热在炉时间160-200min；粗轧结束温度在1080-1120℃，控制精轧终轧温度在800-880℃。采用五段式控制冷却工艺：第一段冷却速度为80-180℃/s，冷却至680-720℃，第二段冷却速度为3-8℃/s，冷却至630-680℃，第三段冷却速度为30-100℃/s，冷却至410-450℃，第四段冷却速度为3-8℃/s，冷却至380-430℃，第五段冷却速度为30-100℃/s，冷却至100-250℃；其中，第一段、第三段、第五段采用水冷，第二段、第四段采用空冷。该专利采用的五段式冷却工艺复杂生产难度大，尤其是第一段冷却冷速要求80-180℃/s冷却强度非常高，第三和第五段的冷速要求也很高，不利于在常规机组推广，此外，其为热轧产品，在产品厚度精度、表面质量等较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有700MPa级热镀锌复相钢板力学性能较差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：低成本700MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C 0.08-0.13％，Si 0.10-0.50％，Mn 1.60-1.90％，Als0.015-0.070％，P≤0.020％，S≤0.010％，N≤0.0060％，V 0.06-0.10％，Cr 0.20-0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的是，上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C 0.09-0.11％，Si 0.30-0.45％，Mn 1.70-1.85％，Als 0.03-0.06％，P≤0.010％，S≤0.005％，N≤0.003％，V 0.070-0.095％，Cr 0.35-0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的显微组织由50-60％的铁素体、25-30％呈岛状分布的马氏体及10-25％的贝氏体构成。
进一步的是，上述铁素体的平均晶粒尺寸为8.0μm，马氏体的平均晶粒尺寸为3.0μm，贝氏体的平均晶粒尺寸为6.0μm。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的屈服强度为410-490MPa，抗拉强度为720-780MPa，伸长率A80为17.0-25.0％、扩孔率为53.0-68.0％。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，包括如下步骤：
a.冶炼工序：根据低成本700MPa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼，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，控制终轧温度为860-910℃，层流冷却采用稀疏冷却方式，上下表面冷却速率分别为45-55％和70-80％，卷取温度为500-550℃；
c.酸轧工序：将热轧卷酸洗后冷轧得到薄带钢，控制钢带厚度为0.7-2.5mm，压下率为50-74％；
d.热镀锌工序：先将薄带钢以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的速率分段加热至300℃、700℃和770-790℃，然后以1-5℃/s冷却至680-740℃，再以10-25℃/s的速率快冷却至450-470℃，然后入锌池镀锌。
上述步骤c中，冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，冷轧压下率降低3-5％。
上述步骤d中，加热时采用预氧化-还原技术，加热结束后需均热保温25-90s。
上述步骤d中，快冷结束后，均衡保温进入锌池镀锌10-40s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
上述步骤d中，机组速度为70-160m/min，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，机组速度降低13-17m/min。
本发明的有益效果是：本发明设计的低成本700MPa级热镀锌复相钢板成分中不使用Mo、Nb、Ni等贵金属元素，但热镀锌机组要生产高强钢，不可避免的要添加一定量的合金元素，这就使合金元素析出的问题更加严重。而本发明的制备方法，采用了预氧化-还原功能，能够很好的控制析出元素，改变合金元素的内外氧化情况，从而可适当添加Si含量而不会造成镀层表面质量的恶化，本发明通过成分与工艺的合理匹配，使钢具有优异的力学性能。
本发明采用的终轧温度使最终变形在奥氏体化温度内，有效可避免混晶而降低产品性能；采用较低的卷曲温度能避免含V第二相在热轧过程中析出，尽量使其在退火过程中析出达到沉淀强化的效果，同时该卷曲温度处于贝氏体转变区，能细化晶粒并降低带状组织；控制冷轧压下率能使带钢的微观组织破碎积攒形变储能，在热处理过程中便于奥氏体化再结晶。
本发明的热镀锌工序中，加热是为了使变形的组织再结晶和部分奥氏体化，镀锌退火(两相区)是为了控制铁素体与奥氏体的比例；采用本发明的冷却速率缓冷至680-740℃能将部分奥氏体转变为取向附生铁素体同时实现剩余奥氏体C及合金元素的富集；快冷至450-470℃能使钢带组织快速进入贝氏体转变温区，防止珠光体的生成；均衡保温后镀锌10-40s是便于贝氏体的产生，同时将锌层涂镀到带钢上；镀锌后以≥5℃/s的速率冷却可将残余奥氏体转变为马氏体。
本发明的低成本700MPa级热镀锌复相钢板，通过化学成分的设计与工艺配合，共同作用影响钢材的微观组织从而产生相应的力学性能，本发明的钢板的屈服强度为410-490MPa，抗拉强度为720-780MPa，伸长率A80为17.0-25.0％、扩孔率(钻孔)：53.0-68.0％；其显微组织由50％-60％的铁素体(平均晶粒尺寸为6.0μm)、25％-30％呈岛状分布的马氏体(平均晶粒尺寸为3.0μm)及10％-25％贝氏体(平均晶粒尺寸为4.0μm)构成，本发明制备的钢板成分不含贵金属，工艺控制简单，生产成本低。
附图说明
图1为实施例1的金相组织图。
图2为实施例1的电子扫描图。
具体实施方式
本发明的技术方案，具体可以按照以下方式实施。
低成本700MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C 0.08-0.13％，Si 0.10-0.50％，Mn 1.60-1.90％，Als 0.015-0.070％，P≤0.020％，S≤0.010％，N≤0.0060％，V 0.06-0.10％，Cr 0.20-0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。
Si含量过高时，会在加热炉中形成难去除的表面氧化铁皮，增加除磷难度，同时在退火中易向表面富集形成SiO2，导致漏镀等表面缺陷；Mn含量过高时，易在退火过程中向表面富集，形成大量锰化物，从而导致表面镀锌质量下降；AlN最主要的作用是细化晶粒并得到抗时效性，当Als含量不足0.010％时，不能发挥其效果；但添加多量的铝容易形成氧化铝团块；Cr是推迟贝氏体转变最有效的元素，它推迟贝氏体相变的作用要比推迟珠光体相变的作用大得多。因此优选的是，上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C 0.09-0.11％，Si 0.30-0.45％，Mn 1.70-1.85％，Als 0.03-0.06％，P≤0.010％，S≤0.005％，N≤0.003％，V 0.070-0.095％，Cr 0.35-0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的屈服强度为410-490MPa，抗拉强度为720-780MPa，伸长率A80为17.0-25.0％、扩孔率为53.0-68.0％，其显微组织由50-60％的铁素体(平均晶粒尺寸为8.0μm)、25-30％呈岛状分布的马氏体(平均晶粒尺寸为3.0μm)及10-25％的贝氏体构成(平均晶粒尺寸为6.0μm)。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，包括如下步骤：
a.冶炼工序：根据低成本700MPa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼，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，控制终轧温度为860-910℃，层流冷却采用稀疏冷却方式，上下表面冷却速率分别为45-55％和70-80％，卷取温度为500-550℃；
c.酸轧工序：将热轧卷酸洗后冷轧得到薄带钢，控制钢带厚度为0.7-2.5mm，压下率为50-74％；
d.热镀锌工序：先将薄带钢以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的速率分段加热至300℃、700℃和770-790℃，然后以1-5℃/s冷却至680-740℃，再以10-25℃/s的速率快冷却至450-470℃，然后入锌池镀锌。
为了增加适配性，满足不同种生产规格的需要，因此优选的是，上述步骤c中，冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，冷轧压下率降低3-5％；上述步骤d中，机组速度为70-160m/min，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，机组速度降低13-17m/min。
为了控制析出元素，改变合金元素的内外氧化情况，因此优选的是，上述步骤d中，加热时采用预氧化-还原技术，加热结束后需均热保温25-90s。
为了便于贝氏体的产生，将剩余的残余奥氏体转变为马氏体，因此优选的是，上述步骤d中，快冷结束后，均衡保温进入锌池镀锌10-40s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
下面通过实际的例子对本发明的技术方案和效果做进一步的说明。
实施例
本实施例提供了两组采用本发明方法制备的低成本700MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分如表1所示。
表1冷轧双相钢化学成分(wt.％)
C Si Mn P S N Als Cr V
实施例1 0.100 0.35 1.75 0.009 0.002 0.0024 0.035 0.37 0.083
实施例2 0.105 0.42 1.82 0.008 0.002 0.0032 0.043 0.42 0.090
上述低成本高延伸热镀锌高强度钢板的制备方法，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。
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冷轧双相钢热轧主要工艺参数
开轧温度/℃ 终轧温度/℃ 卷取温度/℃
实施例1 1075 886 527
实施例2 1097 905 541
C、酸轧工序：将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢，其中实施例1的薄带钢厚度为1.0mm，其冷轧压下率为62.5％；实施例2的厚度为1.9mm，其冷轧压下率为61.0％。
D、热镀锌工序：冷轧薄带钢先分别以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的加热速率分段加热至300℃、700℃和770-790℃；均热保温25-90s后分别以1-5℃/s及10-25℃/s的速率，依次缓慢冷却至680-740℃和快速冷却至450-470℃后，均衡保温一段时间后进入锌池进行镀锌处理，其时间为10-40s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温，具体热镀锌工艺参数如表3和表4所示。
表3热镀锌各工艺段冷速及保温时间控制要求
Figure BDA0003133360820000051
表4热镀锌工序温度要求
镀锌退火温度 缓冷终点温度 快冷终点温度 入锌池温度
实施例1 783℃ 723℃ 461℃ 458℃
实施例2 775℃ 698℃ 468℃ 465℃
图1为实施例1的金相照片，由图可知，本发明制备的钢材显微组织主要由等轴分布平均晶粒尺寸为7.0μm的铁素体(白色，体积分数约为55％)+分布于铁素体晶界的马氏体(黑色，体积分数约为30％)+贝氏体(棕色，体积分数约为15％)构成。
图2是实施例1的电子显微镜图，由图可知，凹陷下去的为铁素体，浮凸且上面无点状物(干净)的为马氏体，浮凸且其上有白点状物的为贝氏体。
采用CN105803334A的产品为对比例，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与本发明实施例制备钢的性能，测试结果如表5所示。
表5冷轧双相钢力学性能
屈服强度 抗拉强度 延伸率A<sub>80</sub> 扩孔率(钻孔)
实施例1 423MPa 738MPa 22.5％ 63.0％
实施例2 462MPa 766MPa 20.0％ 57.0％
CN105803334A 620MPa 735MPa 20.0％ -

Claims (8)

1.低成本700MPa级热镀锌复相钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C0.08-0.13％，Si 0.10-0.50％，Mn 1.60-1.90％，Als 0.015-0.070％，P≤0.020％，S≤0.010％，N≤0.0060％，V 0.06-0.10％，Cr 0.20-0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质；
所述钢板的显微组织由50-60％的铁素体、25-30％呈岛状分布的马氏体及10-25％的贝氏体构成；
所述铁素体的平均晶粒尺寸为8.0μm，马氏体的平均晶粒尺寸为3.0μm，贝氏体的平均晶粒尺寸为6.0μm。
2.根据权利要求1所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C 0.09-0.11％，Si 0.30-0.45％，Mn 1.70-1.85％，Als 0.03-0.06％，P≤0.010％，S≤0.005％，N≤0.003％，V 0.070-0.095％，Cr 0.35-0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板，其特征在于：所述钢板的屈服强度为410-490MPa，抗拉强度为720-780MPa，伸长率A80为17.0-25.0％、扩孔率为53.0-68.0％。
4.如权利要求1-3任一项所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.冶炼工序：根据低成本700MPa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼，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，控制终轧温度为860-910℃，层流冷却采用稀疏冷却方式，上下表面冷却速率分别为45-55％和70-80％，卷取温度为500-550℃；
c.酸轧工序：将热轧卷酸洗后冷轧得到薄带钢，控制钢带厚度为0.7-2.5mm，压下率为50-74％；
d.热镀锌工序：先将薄带钢以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的速率分段加热至300℃、700℃和770-790℃，然后以1-5℃/s冷却至680-740℃，再以10-25℃/s的速率快冷却至450-470℃，然后入锌池镀锌。
5.根据权利要求4所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于：步骤c中，冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，冷轧压下率降低3-5％。
6.根据权利要求4所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于：步骤d中，加热时采用预氧化-还原技术，加热结束后需均热保温25-90s。
7.根据权利要求4所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于：步骤d中，快冷结束后，均衡保温进入锌池镀锌10-40s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
8.根据权利要求4所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于：步骤d中，机组速度为70-160m/min，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，机组速度降低13-17m/min。
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