CN115198072A - 一种具有良好成形性高碳冷轧板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种具有良好成形性高碳冷轧板及其制备方法，属于钢材制备技术领域，进行两次退火，通过第一退火将钢卷进行预先球化处理，降低热轧组织硬度，促进碳化物分散性，通过第二退火将冷轧变形组织再结晶等轴化，控制碳化物尺寸在合理范围内，无需添加其他细化晶粒的合金元素如Nb、V、Al之类，使得最后生产得到的良好成形性高碳钢板为显微组织为铁素体+弥散分布碳化物，铁素体的晶粒度≥10.0级，碳化物尺寸1.0～2.0μm面积占比60％以上，球化率≥95％；屈服强度为350～450MPa，抗拉强度500～600MPa，断后伸长率A50mm≥30％，显微硬度HV5为155～175。
Description
技术领域
本发明属于钢材制备技术领域，特别涉及一种具有良好成形性高碳冷轧板及其制备方法。
背景技术
高碳冷轧钢板广泛应用于机械、汽车、能源等领域，经过淬火回火热处理后，具有高硬度、高耐磨性、疲劳性好等特点，可以用于制作刀片、锯片、链条、汽车密封垫片等。高碳冷轧钢板生产经过热轧、冷轧、退火等多道工序，具有良好的尺寸精度、球化率，在制备汽车零部件时还要求，能够进行折弯、弯曲及复杂形状的冲裁，冲压成形时边部无毛刺、飞边等缺陷，其交货态为球化态。现有的制备中采用一次冷轧后随后进行一次退火，而采取一次冷轧一次退火的生产方法无法适应新设备的需要。
发明内容
本申请的目的在于提供一种具有良好成形性高碳冷轧板及其制备方法，以解决目前高碳冷轧钢板无法适应新设备的需要的问题。
本发明实施例提供了一种具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，所述方法包括：
得到板坯；
将所述板坯进行加热，后进行热轧，得到热轧板；
将所述热轧板进行第一退火，得到退火板；
将所述退火板进行冷轧，得到冷轧板；
将所述冷轧板进行第二退火，得到高碳冷轧板。
可选的，所述第一退火的退火温度为Ac1±20℃以内，所述第一退火的保温时间在12h以上。
可选的，所述第二退火的退火温度为Ac1±20℃以内，所述第二退火的保温时间为12h-28h。
可选的，所述板坯的化学成分以质量分数计包括：C：0.70％-1.05％、Si：0.15％-0.45％、Mn：0.25％-0.60％、Cr：0.15％-0.40％、P≤0.015％、S≤0.005％，其余为Fe及不可避免杂质。
可选的，所述板坯在所述加热起点的温度≥600℃，所述加热的加热温度为1180℃-1220℃，所述加热的加热时间为2.5h-3h。
可选的，所述热轧的压下率为95％以上，所述热轧包括粗轧、精轧、卷取和缓冷，所述粗轧的道次为4-6道次，所述精轧的温度为850℃-900℃，所述精轧的道次为6-8道次，所述卷取的温度为560℃-600℃，所述缓冷的时间为12h-24h。
可选的，所述冷轧的压下率为40％-70％。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种具有良好成形性高碳冷轧板，所述高碳冷轧板采用如上所述的具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法制得。
可选的，所述高碳冷轧板的显微组织包括：铁素体和弥散分布的碳化物。
可选的，所述铁素体的晶粒度≥10.0级，所述碳化物中尺寸为1.0μm-2.0μm的面积占比在60％以上。
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具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，进行两次退火，通过第一退火将钢卷进行预先球化处理，降低热轧组织硬度，促进碳化物分散性，通过第二退火将冷轧变形组织再结晶等轴化，控制碳化物尺寸在合理范围内，无需添加其他细化晶粒的合金元素如Nb、V、Al之类，使得最后生产得到的良好成形性高碳钢板为显微组织为铁素体+弥散分布碳化物，铁素体的晶粒度≥10.0级，碳化物尺寸1.0～2.0μm面积占比60％以上，球化率≥95％；屈服强度为350～450MPa，抗拉强度500～600MPa，断后伸长率A50mm≥30％，，显微硬度HV5为155～175。
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是本发明实施例提供的方法的流程图；
图2是本发明实施例1提供的高碳热轧钢板显微组织图；
图3是本发明实施例1提供的高碳冷轧钢板显微组织图。
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。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
申请人在发明过程中发现：高碳冷轧钢板广泛应用于机械、汽车、能源等领域，经过淬火回火热处理后，具有高硬度、高耐磨性、疲劳性好等特点，可以用于制作刀片、锯片、链条、汽车密封垫片等。高碳冷轧钢板生产经过热轧、冷轧、退火等多道工序，具有良好的尺寸精度、球化率，在制备汽车零部件时还要求，能够进行折弯、弯曲及复杂形状的冲裁，冲压成形时边部无毛刺、飞边等缺陷，其交货态为球化态。从冲压成形性角度要求高碳冷轧钢板内部组织均匀，碳化物弥散分布，球化率＞90％，屈强比低，延伸率高(大于25％)。从工艺角度重点关注球化组织的均匀性和碳化物改善影响因素上，从高碳冷轧钢板的生产特点看，要综合考虑冷轧压下率、退火温度、退火时间对球化组织的影响，同时要考虑球化处理前组织的影响。从冷轧与退火匹配关系考虑，根据冷轧钢板的目标厚度即冷轧压下率，采取多次冷轧、多次退火的方式，一般而言采用一次冷轧后随后进行一次退火。
中国发明专利申请CN104278201B具有良好冷成形性高碳钢的制备方法提供了一种高碳钢板的生产方法，具有良好的冷轧型性，采用的一次冷轧一次退火的方式，但是其冷轧压下率≤20％，球化率在60～80％，达不到目前汽车行业复杂冲压的要求。中国发明专利申请CN110551949A一种精密冲压汽车安全带卡扣用冷轧钢板及其制造方法，公开了一种高碳冷轧钢板的方法，同样采用的一次冷轧一次退火的方式，其冷轧压下率30～45％。随着冷轧设备的提升，冷轧压下率也逐渐提高，随后的退火时间也相应延长，但是退火时间延长后对钢板表面质量影响较大，满足不了汽车行业高表面质量的要求。
目前高碳冷轧钢板采取一次冷轧一次退火的生产方法无法适应新设备的需要，因此开发一种良好成形性高碳冷轧钢板，通过对高碳钢组织热轧调控，冷轧压下率提升后与球化退火的合理组合，实现具有良好成形性高碳冷轧钢板的生产，方法简单可行，能够适用于大多数冷轧企业，冷轧钢板性能满足下游用户的需求。
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，所述方法包括：
S1.得到板坯；
在一些实施例中，板坯的化学成分以质量分数计包括：C：0.70％-1.05％、Si：0.15％-0.45％、Mn：0.25％-0.60％、Cr：0.15％-0.40％、P≤0.015％、S≤0.005％，其余为Fe及不可避免杂质。
具体而言，按照如上所述的良好成形性高碳冷轧钢板的成分进行冶炼，连铸制备板坯。
S2.将所述板坯进行加热，后进行热轧，得到热轧板；
在一些实施例中，板坯在所述加热起点的温度≥600℃，所述加热的加热温度为1180℃-1220℃，所述加热的加热时间为2.5h-3h。
控制加热温度为1180～1220℃，总加热时间≥2.5h，是为了控制中心偏析，降低碳在铸坯中心分布，避免退火处理时碳化物聚集成簇状分布。若加热温度小于1180℃，不利于碳的充分扩散，若加热温度大于1220℃，晶粒容易长大且高碳钢容易脱碳。。
在一些实施例中，热轧的压下率为95％以上，所述热轧包括粗轧、精轧、卷取和缓冷，所述粗轧的道次为4-6道次，所述精轧的温度为850℃-900℃，所述精轧的道次为6-8道次，所述卷取的温度为560℃-600℃，所述缓冷的时间为12h-24h。
控制精轧温度为850～900℃，卷取温度为560～600℃，是为了获得热轧组织细小和珠光体贝氏体混合组织，获得高分散度的组织，促进球化形核。若所述精轧温度、卷取温度太高，珠光体片层间距过大，不利于提高球化速率，精轧温度、卷取温度过低造成热卷硬度过高，容易出现断带风险。
具体而言，将所述板坯置于加热炉中加热到开轧温度后进行粗轧，经过多道次粗轧后进行精轧，经过多道次精轧后卷取，缓冷至室温。
S3.将所述热轧板进行第一退火，得到退火板；
在一些实施例中，第一退火的退火温度为Ac1±20℃以内，所述第一退火的保温时间在12h以上。需要说明的是，Ac1是指加热时珠光体向奥氏体转变的温度。
控制第一退火的退火温度为Ac1±20℃以内，保温时间在12h以上，是为了降低热轧组织的硬度，同时提高碳化物的分散度，既有利于冷轧进行也有利于提高冷轧压下率。
具体而言，将卷取后的板卷，进行第一退火，出炉空冷至室温。
S4.将所述退火板进行冷轧，得到冷轧板；
在一些实施例中，冷轧的压下率为40％-70％。
冷轧是保证钢板获得钢板目标厚度、尺寸精度的必要环节，同时冷轧使得材料中位错密度增加，变形储能增加，在随后的退火过程中，促进再结晶完成和提高球化形核速率。控制冷轧的压下率为40％-70％，冷轧压下率过小，退火时容易出现混晶组织，冷轧率过大，会造成钢板表面形成轧裂的细小裂纹，导致材料表面质量恶化。
S5.将所述冷轧板进行第二退火，得到高碳冷轧板。
在一些实施例中，第二退火的退火温度为Ac1±20℃以内，所述第二退火的保温时间为12h-28h。
控制第二退火的退火温度为Ac1±20℃以内，保温时间为12h-28h，是为了获得等轴的铁素体晶粒和适合的碳化物尺寸和硬度。
通过以上方法获得的良好成形性高碳冷轧钢板，其有益效果是显微组织为铁素体+弥散分布碳化物，铁素体的晶粒度≥10.0级，碳化物尺寸1.0～2.μm面积占比60％以上，球化率≥95％；屈服强度为350～450MPa，抗拉强度500～600MPa，断后伸长率A50mm≥30％，显微硬度HV5为155～175，可用于复杂形状零件的冲裁。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种具有良好成形性高碳冷轧板，所述高碳冷轧板采用如上所述的具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法制得。
在一些实施例中，高碳冷轧板的化学成分以质量分数计包括：C：0.70％-1.05％、Si：0.15％-0.45％、Mn：0.25％-0.60％、Cr：0.15％-0.40％、P≤0.015％、S≤0.005％，其余为Fe及不可避免杂质。
在本发明化学成分设计中控制原理如下：
C：0.70～1.05％，C是一种固溶强化元素，可以提高基体组织的硬度和强度。由于耐磨性的要求，碳含量过低不利于硬度提高，碳含量过高容易析出粗大的碳化物难以球化，因此将C含量控制在0.70～1.05％；
Si：0.15～0.45％，Si是固溶强化元素，可提高组织的强度。Si含量过低难以达到需要的强度，Si含量过高会导致球化退火时表面质量严重恶化。因此将Si含量控制在0.15～0.45％；
Mn：0.25％～0.60％，Mn是合金元素，可提高组织的强度。适量的Mn含量可提高钢的强度但是过高会增加带状偏析倾向不利于碳化物细化。因此将Mn含量控制在0.25～0.60％；
Cr：0.20～0.40％，Cr是碳化物形成元素，可提高淬透性，Cr含量过高易形成块状碳化物使其韧性降低，疲劳寿命下降，过低不利于其强度的提高，因此将Cr含量控制在0.20～0.40％。
在一些实施例中，高碳冷轧板的内部显微组织为铁素体加弥散分布碳化物，所述钢的铁素体晶粒度≥10级，碳化物中尺寸为1.0μm-2.0μm的面积占比在60％以上。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的具有良好成形性高碳冷轧板及其制备方法进行详细说明。
实施例1-3
一种具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，方法包括：
S1、实施例1-实施例3采用如表1所示的化学成分的钢水进行冶炼和连铸，获得钢坯；
表1各实施例化学成分质量分数％
S2、将所述原料钢坯进行加热，后进行粗轧和精轧，缓冷至室温，获得高碳热轧板；各组别具体如表2所示。
表2
| 组别 | 加热温度℃ | 总加热时间h | 精轧温度℃ | 卷取温度℃ | 精轧压下率％ |
| 实施例1 | 1180 | 2.5 | 900 | 560 | 95 |
| 实施例2 | 1200 | 3 | 880 | 580 | 97 |
| 实施例3 | 1220 | 3 | 860 | 600 | 98 |
S3～S5，将所述板卷进行第一退火、冷轧、第二退火，各组别具体参数如表3所示。
表3
对比例1-2
一种高碳冷轧板的制备方法，方法包括：
S1、对比例1-对比例2采用如表4所示的化学成分的钢水进行冶炼和连铸，获得钢坯；
表4各对比例化学成分质量分数％
| 组别 | C | Si | Mn | Cr | P | S |
| 对比例1 | 0.85 | 0.30 | 0.40 | 0.25 | 0.010 | 0.005 |
| 对比例2 | 0.85 | 0.30 | 0.40 | 0.25 | 0.010 | 0.005 |
S2、将所述原料钢坯进行加热，后进行粗轧和精轧，缓冷至室温，获得高碳热轧板；各组别具体如表5所示。
表5
| 组别 | 加热温度℃ | 总加热时间h | 精轧温度℃ | 卷取温度℃ | 精轧压下率％ |
| 对比例1 | 1150 | 2 | 830 | 540 | 80 |
| 对比例2 | 1250 | 4 | 950 | 650 | 90 |
S3～S5，将所述板卷进行第一退火、冷轧、第二退火，各组别具体参数如表6所示。
表6
需要说明的是，表中“/”表示未进行。
实验例
将实施例1-3和对比例1-2制得的高碳冷轧板进行性能检测，测试结果如表7所示。
由上表可得，采用本申请实施例提供的方法制备的钢屈服强度为350～450MPa，抗拉强度500～600MPa，断后伸长率A50mm≥30％，显微硬度HV5为155～175，球化率≥95％，通过对比例和实施例的比较可得，当某项参数不在本申请范围内时，会出现抗拉强度过低或过高，延伸率低，塑性差，球化不充分或者球化组织过于粗大，组织均匀性差，球化硬度过低或过高，不能满足下游工序的冲压成形要求，容易出现飞边等缺陷。
附图2-3的详细说明：
如图2所示，为实施例1提供的高碳热轧显微组织图，由图可得，珠光体团细小，包括珠光体与贝氏体混合组织；
如图3所示，为实施例1提供的高碳冷轧钢板显微组织图。由图可得，铁素体的晶粒度≥10.0级，具有碳化物尺寸1.0～2.μm面积占比60％以上，碳化物分布均匀特征。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例提供的方法，通过采用全流程组织要素控制，合理组合退火与冷轧压下率关系，控制加热温度为1180～1220℃，总加热时间≥2.5h，以让碳尽量扩散，降低碳、锰的成分偏析，避免后续工序碳化物聚集分布；并控制所述的精轧温度为850～900℃，卷取温度为560～600℃，控制热轧组织为获得细片状珠光体和下贝氏体混合组织，有利于提高球化速率；第一退火，将钢卷进行预先球化处理，降低热轧组织硬度，促进碳化物分散性；第二退火，将冷轧变形组织再结晶等轴化，控制碳化物尺寸在合理范围内，合理分配两次退火的时间，避免采用退火时间过长而出现碳化物粗化的情况，所述条件共同使得最后生产得到的良好成形性高碳钢板为显微组织为铁素体+弥散分布碳化物，铁素体的晶粒度≥10.0级，碳化物尺寸1.0～2.0μm面积占比60％以上，球化率≥95％；
(2)本发明实施例提供的高碳冷轧板的屈服强度为350～450MPa，抗拉强度500～600MPa，断后伸长率A50mm≥30％，显微硬度HV5为155～175，球化率≥95％。
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 (10)
1.一种具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
得到板坯；
将所述板坯进行加热，后进行热轧，得到热轧板；
将所述热轧板进行第一退火，得到退火板；
将所述退火板进行冷轧，得到冷轧板；
将所述冷轧板进行第二退火，得到高碳冷轧板。
2.根据权利要求1所述的具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，其特征在于，所述第一退火的退火温度为Ac1±20℃以内，所述第一退火的保温时间在12h以上。
3.根据权利要求1所述的具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，其特征在于，所述第二退火的退火温度为Ac1±20℃以内，所述第二退火的保温时间为12h-28h。
4.根据权利要求1所述的具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，其特征在于，所述板坯的化学成分以质量分数计包括：C：0.70％-1.05％、Si：0.15％-0.45％、Mn：0.25％-0.60％、Cr：0.15％-0.40％、P≤0.015％、S≤0.005％，其余为Fe及不可避免杂质。
5.根据权利要求1所述的具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，其特征在于，所述板坯在所述加热起点的温度≥600℃，所述加热的加热温度为1180℃-1220℃，所述加热的加热时间为2.5h-3h。
6.根据权利要求1所述的具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，其特征在于，所述热轧的压下率为95％以上，所述热轧包括粗轧、精轧、卷取和缓冷，所述粗轧的道次为4-6道次，所述精轧的温度为850℃-900℃，所述精轧的道次为6-8道次，所述卷取的温度为560℃-600℃，所述缓冷的时间为12h-24h。
7.根据权利要求1所述的具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法，其特征在于，所述冷轧的压下率为40％-70％。
8.一种具有良好成形性高碳冷轧板，其特征在于，所述高碳冷轧板采用权利要求1至7中任意一项所述的具有良好成形性高碳冷轧板的制备方法制得。
9.根据权利要求8所述的具有良好成形性高碳冷轧板，其特征在于，所述高碳冷轧板的显微组织包括：铁素体和弥散分布的碳化物。
10.根据权利要求9所述的具有良好成形性高碳冷轧板，其特征在于，所述铁素体的晶粒度≥10.0级，所述碳化物中尺寸为1.0μm-2.0μm的面积占比在60％以上。
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2022
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