CN115852263A - 一种低成本450MPa级连退双相钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本450MPa级连退双相钢及其制备方法，属于冷轧板带生产技术领域。首先根据低成本450MPa级连退双相钢的化学成分及及重量百分比进行配料，经冶炼、精炼，铸造成板坯，然后经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷，经过酸洗后，冷轧成为薄带钢，最后通过连续退火工序制得低成本450MPa级连退双相钢。本发明通过双相钢化学成分及工艺的优化，在确保力学性能的前提下，明显地降低了制造成本，极大地提高了市场竞争力。
Description
技术领域
本发明属于冷轧板带生产技术领域，具体涉及一种低成本450MPa级连退双相钢及其制备方法。
背景技术
随着汽车轻量化的不断发展及乘员安全性要求的不断提高，高强钢在汽车车身中的比例及用量快速增加，双相钢因其具有高强度、低屈强比和良好的成形性，越来越受到汽车工业界的青睐，在汽车上应用比例在不断提高。450MPa级冷轧双相钢较相同强度级别碳素结构钢具有更高的抗拉强度和延伸率，更低的屈服强度(屈强比)，有利于获得良好的冲压成形效果。现有技术(CN105369135A)公开了一种450MPa级轿车用镀锌双相钢及生产方法，其按重量百分比计的化学成分为：C：0.04～0.09％，Si≤0.01％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.015％，S≤0.010％，Als：0.01～0.08％，Mo：0.01～0.30％，Cr：0.01～1.0％，Nb：0.001～0.03％，N≤0.005％，余量为Fe及不可避免杂质，轧制工艺为：890～920℃终轧、580～620℃精轧、冷轧压下率为45～75％；热镀锌工艺为：退火温度：770～810℃，退火炉内露点控制在-40℃以下，氧含量≤3ppm；锌液温度控制在455～465℃，锌液中铝含量控制在0.18～0.23％，Fe≤0.009％、光整延伸率控制在0.7～1.1％；该专利添加了贵重合金元Mo(0.01～0.30％)、Cr(0.01～1.0％)和Nb(0.001～0.03％)，导致生产成本升高，且仅对终轧温度和卷取温度进行介绍，不利于组织性能与表面质量的稳定控制。为进一步降低成本、满足不同需求以及提高市场竞争力，研究开发低成本的450MPa级连退双相钢及其制备方法成为当前亟待研究的重要课题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供了一种低成本450MPa级连退双相钢及其制备方法，本发明通过双相钢化学成分及工艺的优化，在确保力学性能的前提下，进一步降低成本，极大地提高了市场竞争力。
本发明目的是通过以下方式实现：
本发明提供一种低成本450MPa级连退双相钢，其化学成分及重量百分比为：C：0.05～0.10％，Si：0.10～0.40％，Mn：0.50～1.20％，P≤0.025％，S≤0.015％，Als：0.010～0.070％，N≤0.0050％，其余元素是Fe及不可避免的杂质。
基于上述技术方案，进一步地，所述的低成本450MPa级连退双相钢的化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.09％，Si：0.15～0.30％，Mn：0.55～1.10％，Als：0.02～0.055％，P≤0.020％，S≤0.015％，N≤0.0045％，余量为Fe及不可避免的杂质。
C作为双相钢最重要的组分之一，决定了钢板的强度、塑性和成形性能，C是钢铁材料中固溶强化效果最明显的元素，钢中固溶C含量增加0.1％，其强度可提高约450MPa，C含量过低时，奥氏体的稳定性和马氏体淬硬性下降，导致强度偏低，双相钢中一般不低于0.02％；C含量过高时，双相钢的塑性和焊接性能下降，双相钢中一般不高于0.18％。因此，本发明C含量为0.05～0.10％，优选为0.06～0.09％。
Si在钢中起显著的固溶强化作用，并在相变过程中，有效抑制碳化物的析出，推迟珠光体转变等，但Si含量过高，会显著增加薄规格轧制时的变形抗力，不利于薄规格轧制硅能提高碳元素的活度，促进碳在富锰区的偏聚。在两相区保温时，有加速碳向奥氏体扩散的作用，对铁素体有显著的净化作用，提高了双相钢中铁素体纯净度，促进铁素体的形成，扩大铁素体形成的工艺窗口，从而得到较低的屈强比。另一方面，硅含量过高会提高马氏体的脆性，造成韧性变差，并在钢板表面形成的高熔点氧化物而影响钢板表面质量，需要尽量降低钢中的硅含量。因此，本发明Si含量为0.10～0.40％，优选为0.15～0.30％。
Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，也是钢中常用的固溶强化元素，Mn既可与C结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用，也可溶于基体中增强固溶强化效果；Mn易与S结合形成高熔点化合物MnS，从而消除或削弱由于FeS引起的热脆现象，改善钢的热加工性能；Mn可以提高奥氏体稳定性，使C曲线右移，从而显著降低马氏体的临界冷却速率；但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，因此，在本发明中Mn含量为0.60～1.20％，优选为0.70～1.10％。
Al是钢中常见的脱氧剂，同时可以形成AlN钉扎晶界，从而起到细化晶粒的作用；另外，Al与Si作用相似，可以抑制碳化物析出，从而使奥氏体充分富碳。因此，本发明中Al含量为0.010～0.070％，优选为0.02～0.055％。
基于上述技术方案，进一步地，所述的低成本450MPa级连退双相钢的微观组织由85～90％的铁素体基体(平均晶粒尺寸为6μm)+10～15％沿晶界分布呈岛状的马氏体构成；其屈服强度为270～310MPa，抗拉强度为461～493MPa，伸长率A80值为33.5～36.5％，扩孔率为45～57％。
本发明还提供上述的低成本450MPa级连退双相钢的制备方法，主要包括以下步骤：
(1)冶炼工序：根据低成本450MPa级连退双相钢的化学成分及及重量百分比进行配料，经冶炼、精炼，铸造成板坯；
(2)热轧工序：将步骤(1)得到板坯经过加热、除磷、热轧、层流冷却和卷取后获得热轧卷；
(3)酸轧工序：将步骤(2)得到热轧卷经过酸洗后，冷轧成为薄带钢；
(4)连续退火工序：将步骤(3)得到薄带钢经过连续退火后，制得低成本450MPa级连退双相钢，均热温度为760～810℃，保温时间1-5min、缓慢冷却，缓冷终点温度为660～690℃，降温速率0.5-5℃/s，快速冷却，快冷终点温度为270～320℃,降温速率15-40℃/s，过时效温度为260～300℃，处理时间7-15min。
基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中加热温度为1200～1245℃，精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为840～900℃，中间温度为750～790℃、卷取温度为640～700℃。
基于上述技术方案，进一步地，加热温度为1210～1240℃，精轧开轧温度为1040～1080℃，终轧温度为850～890℃，中间温度为760～780℃、卷取温度为660～690℃。
基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中，为了保证带钢纵向组织性能稳定性，进入精轧机组前利用热卷箱将带头带尾进行调整，采用“U型卷取”(带头前80m的卷取温度为680～740℃、带尾后100m的卷取温度为640～730℃)。
基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中层流冷却采用稀疏冷却方式，热轧卷厚度为2.0～6.0mm。
基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中冷轧在室温下进行，得到的薄带钢厚度为0.5～2.5mm，其冷轧压下率为65～85％。
基于上述技术方案，进一步地，步骤(4)中均热温度为780～810℃，保温时间1-5min、缓慢冷却，缓冷终点温度为670～690℃，降温速率0.5-5℃/s，快速冷却，快冷终点温度为290～310℃,降温速率15-40℃/s，过时效温度为270～300℃，处理时间7-15min。
基于上述技术方案，进一步地，步骤(4)中连续退火过程中机组速度为80～150m/min，连退双相钢厚度每增加0.5mm，机组速度降低15m/min；光整延伸率为0.40～0.8％，连退双相钢厚度每增加0.5mm，光整延伸率降低0.1％。
本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：
本发明通过双相钢化学成分及工艺的优化，在确保力学性能的前提下，明显地降低了制造成本，极大地提高了市场竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例涉及的附图进行简单地介绍。
图1为低成本450MPa级冷轧双相钢金相照片。
图2为低成本450MPa级冷轧双相钢扫描照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但本发明的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例提供四组低成本450MPa级冷轧双相钢，其化成成分及重量百分比如表1所示；
表1.实施例1中冷轧双相钢的化学成分及重量百分比(wt.％)
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | N | Als |
| 1 | 0.085 | 0.25 | 1.00 | 0.012 | 0.008 | 0.0030 | 0.042 |
| 2 | 0.060 | 0.18 | 0.85 | 0.010 | 0.005 | 0.0035 | 0.031 |
| 3 | 0.070 | 0.30 | 0.95 | 0.008 | 0.007 | 0.0024 | 0.047 |
| 4 | 0.05 | 0.10 | 0.55 | 0.015 | 0.015 | 0.0040 | 0.038 |
上述低成本450MPa级冷轧双相钢的制备方法，包括如下步骤：
A、冶炼工序：根据如表1所示的化学成分及重量百分比进行配料，经冶炼、精炼，铸造成板坯；
B、热轧工序：将板坯经过加热、除磷、热轧、层流冷却和卷取后获得热轧卷，具体热轧工艺参数如表2所示；
表2.实施例1中连退450MPa双相钢热轧主要工艺参数
| 编号 | 加热温度/℃ | 开轧温度/℃ | 终轧温度/℃ | 中间温度/℃ | 卷取温度/℃ | 热轧厚度/mm |
| 1 | 1223 | 1076 | 872 | 766 | 672 | 5.00 |
| 2 | 1236 | 1053 | 885 | 775 | 667 | 4.75 |
| 3 | 1218 | 1067 | 869 | 769 | 683 | 5.0 |
| 4 | 1210 | 1053 | 871 | 770 | 663 | 4.75 |
C、酸轧工序：将热轧卷酸洗后，在室温下轧成薄带钢，其中编号1#、2#、3#及4#带钢的厚度分别为1.5mm、0.8mm、1.2mm和0.8mm，其冷轧压下率分别为70.0％、83.0％、76.0％和83.0％；
D、连续退火工序：将冷轧薄带钢经连续退火工艺处理后制成所需产品，先将带钢缓慢加热至均热温度保温1-5min，形成一定量的铁素体与奥氏体比例后，缓慢冷却(冷却速率为0.5-5℃/s)至缓冷终点温度，使部分过冷奥氏体发生分解，形成少量取向附生铁素体，并对剩余奥氏体进行“富碳”，然后将带钢快速冷却(冷却速率为15-40℃/s)，使奥氏体转变成马氏体，并在过时效段发生低温回火适当改善塑性，最后冷却至室温，并通过光整机调整带钢板形，增加屈服强度；具体连续退火工艺参数如表3所示：
表3.实施例连续退火主要工艺参数
经上述工艺制备的冷轧双相钢其微观组织如图1所示，低成本450MPa级冷轧双相钢扫描照片如图2所示，可知，由90～95％的铁素体基体(平均晶粒尺寸为8μm)+5～10％沿晶界分布呈岛状的马氏体构成。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性能，其力学性能如下表4所示：
表4.实施例1制备的低成本MPa连退双相钢力学性能
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种低成本450MPa级连退双相钢，其特征在于，其化学成分及重量百分比为：C：0.05～0.10％，Si：0.10～0.40％，Mn：0.50～1.20％，P≤0.025％，S≤0.015％，Als：0.010～0.070％，N≤0.0050％，其余元素是Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本450MPa级连退双相钢，其特征在于，所述的低成本450MPa级连退双相钢的化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.09％，Si：0.15～0.30％，Mn：0.55～1.10％，Als：0.02～0.055％，P≤0.020％，S≤0.015％，N≤0.0045％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的低成本450MPa级连退双相钢，其特征在于，所述的低成本450MPa级连退双相钢的微观组织由85～90％的铁素体基体+10～15％的马氏体构成；其屈服强度为270～310MPa，抗拉强度为461～493MPa，伸长率A80值为33.5～36.5％，扩孔率为45～57％。
4.权利要求1-3任一项所述的低成本450MPa级连退双相钢的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)冶炼工序：根据低成本450MPa级连退双相钢的化学成分及及重量百分比进行配料，经冶炼、精炼，铸造成板坯；
(2)热轧工序：将步骤(1)得到板坯经过加热、除磷、热轧、层流冷却和卷取后获得热轧卷；
(3)酸轧工序：将步骤(2)得到热轧卷经过酸洗后，冷轧成薄带钢；
(4)连续退火工序：将步骤(3)得到薄带钢经过连续退火后，制得低成本450MPa级连退双相钢，均热温度为760～810℃，保温时间1-5min、缓慢冷却，缓冷终点温度为660～690℃，降温速率0.5-5℃/s，快速冷却，快冷终点温度为270～320℃,降温速率15-40℃/s，过时效温度为260～300℃，处理时间7-15min。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中加热温度为1200～1245℃，精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为840～900℃，中间温度为750～790℃、卷取温度为640～700℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中采用“U型卷取”。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中层流冷却采用稀疏冷却方式，热轧卷厚度为2.0～6.0mm。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中冷轧在室温下进行得到的薄带钢厚度为0.5～2.5mm，其冷轧压下率为65～85％。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中均热温度为780～810℃，保温时间1-5min、缓慢冷却，缓冷终点温度为670～690℃，降温速率0.5-5℃/s，快速冷却，快冷终点温度为290～310℃,降温速率15-40℃/s，过时效温度为270～300℃，处理时间7-15min。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中连续退火过程中机组速度为80～150m/min，连退双相钢厚度每增加0.5mm，机组速度降低15m/min；光整延伸率为0.40～0.8％，连退双相钢厚度每增加0.5mm，光整延伸率降低0.1％。
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2022
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