CN116162862A

CN116162862A - 一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢及其生产方法

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Publication number: CN116162862A
Application number: CN202310282299.3A
Authority: CN
Inventors: 董毅; 时晓光; 孙成钱; 韩楚菲; 王俊雄; 刘仁东
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2023-03-22
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2043-03-22
Also published as: CN116162862B

Abstract

本发明涉及一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢及其生产方法，C 0.16％～0.18％、Si≤0.12％、Mn 1.60％～1.80％、P 0.050％～0.065％、S≤0.005％、Al 0.02％～0.05％、Nb 0.03％～0.05％、V 0.025％～0.045％、Mo 0.20％～0.35％、N≤0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明生产出6‑12mm的厚规格的钢板，钢板强度达到980MPa以上，同时钢板具有良好的强度、塑性及扩孔性能匹配，并且钢板具有良好的表面质量。

Description

一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q＆P钢及其生产方法

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢及其生产方法，本发明的厚规格980MPa级热轧Q&P钢主要适用于制造对安全性要求较高的汽车零部件。

背景技术

Q&P钢是第三代先进汽车用高强钢的一种，主要通过淬火配分工艺，控制室温下富碳残余奥氏体与马氏体的体积分数来生产具有TRIP效应的、高强度和高塑(韧)性配合的高强钢，其主要应用于汽车的安全部件、结构部件等，具有良好的成形性和碰撞安全性。目前Q&P钢主要采用冷轧热处理的方法进行生产，即将热轧原料冷轧后重新加热到奥氏体区保温，然后进行淬火配分获得Q&P钢板，此种方法的优点在于生产工艺稳定易控制，但生产效率低，成本高，同时生产的钢板厚度一般小于2mm，具有很大的局限性。而随着技术的发展，采用热轧法生产Q&P钢的方法逐渐开始增多。

公开号为CN103805851B的专利文件中提出了一种超高强度低成本热轧Q&P钢及其制造方法，其提出的热轧钢板具有1400MPa级以上的超高强度和大于10％的延伸率，厚度可达到12mm，同时具有较低的合金成本，但成分中Si含量为0.8％-2.0％，生产的钢板表面质量较差，影响后续加工和使用；公开号为CN104532126B的专利文件中提出了一种低屈强比超高强度热轧Q&P钢及其制造方法，钢板抗拉强度可达到1300MPa以上，屈强比低于0.50，钢板的组织由铁素体、马氏体和残余奥氏体三项组成，具有良好的强塑性匹配，但钢板中Si含量为1.0-2.0％，钢板表面质量差，同时钢中含有0.5％-1.0％的AL,冶炼难度较高；公开号为CN105177415A的专利文件提出了一种超高强热轧Q&P钢及其生产方法，成分中C：0.14-0.45％，Si：0.12-2.0％，Mn：1.0-5.0％，S≤0.010％，P≤0.015％，H≤40ppm，Al：0.02-1.5％，Nb：0.01-0.08％，铸坯经加热、热轧、冷却后获得马氏体+残余奥氏体的组织结构，钢板抗拉强度为1220-1520MPa，延伸率14.5％-21.2％，具有较高的强塑积，但钢板中具有较高Si、Mn、Al元素含量，恶化了钢板表面质量，提高了冶炼难度；公开号为CN108504925A的专利中提出了一种短流程热轧Q&P钢板及其制备方法，钢板化学成分中C：0.15-0.23％，Si：0.50-1.0％，Mn：1.0-2.0％，Al：0.03-0.06％，Nb：0.03-0.06％，S≤0.005％，P≤0.02％，N≤0.006％，铸坯加热后进行热轧和冷却，终轧后快速冷却至330-420℃进行配分，配分时间为10-60s，后水淬至室温。获得钢板的组织为马氏体+残余奥氏体，抗拉强度可达到1000MPa以上，延伸率高于23.5％。专利整体工艺流程短，生产成本低，但成分中Si含量高，影响表面质量，同时钢板配分完成后需进行淬火，常规工业生产线达不到制造要求，且生产的钢板厚度低于4mm。

上述专利均采用热轧法进行高强Q&P钢生产，但普遍存在以下问题：一是成分中含有较高的Si元素，恶化了钢板表面质量，现在应用；二是成分中含有较高的AL、Mn元素，提高了冶炼难度，增加了生产成本；三是生产的钢板厚度大部分在6mm一下，不满足市场使用需求。鉴于上述情况，开发一种采用CSP线生产的具有较厚规格的980MPa级Q&P钢势在必行。

发明内容

本发明提供了一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢及其生产方法，生产出6-12mm的厚规格的钢板，钢板强度达到980MPa以上，同时钢板具有良好的强度、塑性及扩孔性能匹配，并且钢板具有良好的表面质量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢，钢中化学成分按重量百分比计为：C0.16％～0.18％、Si≤0.12％、Mn 1.60％～1.80％、P 0.050％～0.065％、S≤0.005％、Al0.02％～0.05％、Nb 0.03％～0.05％、V 0.025％～0.045％、Mo 0.20％～0.35％、N≤0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质。

钢板组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成，其中贝氏体体积分数为10％～15％、马氏体体积分数为71％～80％、残余奥氏体体积分数为10％～14％。

钢板的抗拉强度为1000～1100MPa，屈服强度为620～720MPa，延伸率≥26.0％，扩孔率≥45％。

成品钢板厚度为6.0～12.0mm，钢板表面无氧化铁皮条纹、色差等缺陷。

本发明钢板成分主要作用为：

C：碳是钢板强度的保证，同时在卷取后，马氏体中的C向残余奥氏体中扩散，提高了奥氏体稳定性，增加残余奥氏体百分含量，从而提高钢板的塑性。C含量过高，组织中空冷过程中产生的铁素体含量不足，钢板强度过高，延伸率较低；C含量过低，形成的马氏体含量过低，且残余奥氏体稳定性差，易于降低钢板的强度和塑性。本发明中C的最优范围为0.16％-0.18％。

Si：硅可以扩大Fe-C相图的α+γ区，有利于促进空冷过程中奥氏体向铁素体转变，使钢板组织中获得一定含量铁素体。同时，Si可以在卷取空冷过程中抑制渗碳体析出，保证碳元素从马氏体向残余奥氏体配分，并提高奥氏体稳定性。目前，大多Q&P钢中都加入大量Si元素，但Si含量较大会极大的恶化钢板的表面质量，影响生产和使用。本发明提出的钢板成分采用低Si成分设计，Si含量≤0.12％。

Mn：锰在本发明中为奥氏体稳定化元素，显著提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化晶粒的作用，且可显著推迟珠光体转变以及贝氏体转变。但Mn含量过高，将推迟铁素体的析出，并易于使钢板出现带状组织。因此，本发明中选定Mn含量为1.60％-1.8％。

P：磷在本发明中主要起到两个作用，一是抑制渗碳体生成，增加奥氏体稳定性；二是使马氏体岛的尺寸变细小，且均匀分布。P元素含量不能过高，含量过高易于出现晶界偏聚，导致钢板韧性剧烈降低，而成分中C、Nb元素可以有效降低P元素的晶界偏聚。本发明中磷含量为0.05％-0.065％。

S：硫在本发明中为杂质元素，在钢中易于形成MnS等硫化物夹杂从而成为裂纹源，使加工性能恶化，因此含量越少越好，但过低的含量将提高冶炼成本，本发明中硫含量≤0.005％。

Al：铝在本发明中起到定氮脱氧的作用，但铝太多会导致大量的铝系夹杂。本发明中Al的范围为0.02％-0.05％。

Nb、V：Nb和V在钢中主要起细晶强化、析出强化等作用。在本发明中，两者通过纳米级细小碳氮化物弥散析出，能够有效钉扎原始奥氏体晶界，进而细化钢板中的各相组织，提高强韧性等综合性能。本发明中Nb含量为0.030-0.050％，V含量为0.025-0.045％。

Mo：钼是中强碳化物形成元素，能够提高钢板强度和韧性；Mo能够显著提高卷取后残余奥氏体稳定性，使最终组织中存在一定的残余奥氏体，从而使钢板达到预期力学性能指标。本发明中Mo含量为0.20-0.35％。

N：N的含量越低越好，但过低会导致生产困难，增加成本，因此本发明中N含量≤0.006％。

一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢的生产方法，包括以下方法步骤：

1)冶炼工艺：冶炼时精炼工序采用RH+LF双联工艺，严格控制H、O含量，H≤0.0002％，O≤0.0015％，同时进行钙处理，保证w(Ca)/w(Al)＝0.09～0.14；连铸过程中投入电磁搅拌和轻压下技术，铸坯拉速≤1.3m/min；

2)加热工艺：将厚度为130～230mm的铸坯加热到1200～1240℃，并保温1～2小时，保证合金元素分布均匀，并对原始奥氏体晶粒尺寸进行控制；

3)轧制及冷却工艺：采用两阶段控轧，精轧终轧温度为900～940℃；终轧后采用快冷+空冷+快冷的冷却模式，快冷冷速＞60℃/s，将钢板冷却至520～550℃后空冷5～8s，然后进行快速冷却，冷却速度＞80℃/s，将钢板冷却至250～300℃后卷取并空冷至室温。

本发明中，钢板采用低Si成分设计，提高了钢板表面质量，可使钢板应用到对表面质量要求较高的汽车部件上，而对于低Si导致的卷取配分阶段渗碳体析出风险则由P、Mn、Mo元素给予消除；组织中复合添加Nb、V元素有利于细化钢板组织，提高塑性、扩孔性能和韧性等；铸坯在冶炼过程中精炼工序进行双联工艺处理，并投入电磁搅拌和轻压下，严格控制H、O含量，提高铸坯组织成分均匀性和纯净度；热轧工艺采用快冷+空冷+快冷的分段冷却制度，钢板在520-550℃空冷使组织中产生一定含量的贝氏体，并最终获得贝氏体+马氏体+残余奥氏体的三相组织，钢板具有良好的强度、塑性及扩孔性能匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用低Si成分设计，Si含量≤0.12％，远低于传统工艺中＞1.0％的百分含量，可提高表面质量钢板，适用于现有工艺条件下高表面质量汽车零部件使用要求；

2)采用快冷+空冷+快冷的冷却工艺，获得贝氏体+马氏体+残余奥氏体的三相组织，使钢板强度达到980MPa以上的同时，延伸率≥26％，扩孔率≥45％，且钢板的厚度可达到6-12mm。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

发明实施例如下：通过铁水预处理、转炉冶炼、炉外精炼(RH+LF)、连铸后形成厚度为130mm-230mm的连铸坯，将连铸坯加热到1200-1240℃,保温1-2小时后进行轧制，精轧的终轧温度为900-940℃，终轧后采用快冷+空冷+快冷的冷却模式，快冷冷速＞60℃/s，将钢板冷却至520-550℃后空冷5-8s，然后进行快速冷却，冷却速度＞80℃/s，将钢板冷却至250-300℃后卷取并空冷至室温，成品钢板厚度为6-12mm。

本发明的6个实施例的具体成分、温度制度、钢板的组织和性能见表1-3。

表1本发明实施例的化学成分(wt，％)

表2本发明实施例的温度制度

表3本发明实施例的组织及力学性能参数

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Claims

1.一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.16％～0.18％、Si≤0.12％、Mn 1.60％～1.80％、P 0.050％～0.065％、S≤0.005％、Al 0.02％～0.05％、Nb 0.03％～0.05％、V 0.025％～0.045％、Mo 0.20％～0.35％、N≤0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢，其特征在于，钢板组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成，其中贝氏体体积分数为10％～15％、马氏体体积分数为71％～80％、残余奥氏体体积分数为10％～14％。

3.根据权利要求1所述的一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢，其特征在于，钢板的抗拉强度为1000～1100MPa，屈服强度为620～720MPa，延伸率≥26.0％，扩孔率≥45％。

4.根据权利要求1所述的一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢，其特征在于，成品钢板厚度为6.0～12.0mm。

5.一种如权利要求1-4其中任意一项所述的CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢的生产方法，其特征在于，包括以下方法步骤：

1)冶炼工艺：冶炼时精炼工序采用RH+LF双联工艺，控制H、O含量，H≤0.0002％，O≤0.0015％，同时进行钙处理，保证w(Ca)/w(Al)＝0.09～0.14；铸坯拉速≤1.3m/min；

2)加热工艺：将铸坯加热到1200～1240℃，并保温1～2小时；

6.根据权利要求5所述的一种CSP生产的厚规格980MPa级热轧Q&P钢的生产方法，其特征在于，上述步骤2)中连铸坯厚度为130～230mm。