CN116497274A - 一种低成本易轧制600MPa级热轧双相钢及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低成本易轧制600MPa级热轧双相钢及制备方法，属于冶金技术领域。本发明的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢，化学成分及质量份数包括：C：0.05～0.08％，Si：0.06～0.09％，Mn：0.70～1.10％，S：≤0.015％，P：≤0.015％；热轧双相钢组织包括铁素体和马氏体双相组织，厚度为2.0～11mm，抗拉强度为608～651MPa，屈服强度为352～391MPa，屈强比为0.58～0.60，断后伸长率为28.9～35.4％；制备方法包括步骤：将铸锭进行加热，然后进行轧制，得到厚度为2.0～11mm的板带，对板带进行轧制，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种低成本易轧制600MPa级热轧双相钢及制备方法。
背景技术
现代汽车制造业为了达到高安全性的要求，对汽车板的强度，成形性有着更高的要求。在生产高强度汽车板的过程中节省生产成本，提高生产效率成为世界各大钢铁公司的重要研究方向。双相钢的成型性能优良，有着良好的强度韧性组合及低屈强比，有利于使汽车减重。铁素体-马氏体双相钢的抗拉强度在550-650MPa之间。生产热轧双相钢的化学成分包括Si、Mn、Ni、Mo等合金元素，这些元素的使用导致成本上升或表面质量差。低温轧制导致轧机压力提高，复杂的三段冷却方式不仅控制困难，甚至会影响成品的组织性能稳定性。因此生产一种低成本易轧制的高强度热轧双相钢，符合汽车制造业的实际发展需要。
专利CN200610045846.2公开了一种抗拉强度600MPa级热轧双相钢板及其制造方法，钢板厚度为2.5-6mm，其在成分设计时添加1.30～1.60％的锰(Mn)和0.20～0.40％的硅(Si)，由于锰(Mn)含量较高(1.30～1.60％)，成本较高，且容易造成铸坯中心偏析；
专利CN201110303141.7公开了一种抗拉强度650MPa级低Si含Cr热轧双相钢板及其制造方法，钢板厚度为3-10mm，其在成分设计时添加1.00～1.80％的锰(Mn)和0.05～0.50％的硅(Si)及0.30～1.50％的铬(Cr)，由于锰(Mn)含量较高(1.00～1.80％)，成本较高，而且其冷却工艺为直接层流冷却，冷却速率为20～40℃/s，容易导致铁素体形成量不足；
专利CN201310025705.4公开了一种抗拉强度590MPa级热轧双相钢板及其制造方法，钢板厚度为2.3mm，其在成分设计时添加0.80～2.00％的锰(Mn)还可添加适量的铌(Nb)和钛(Ti)，由于锰(Mn)含量较高(0.80～2.00％)及加入合金元素,成本较高，使用水冷-空冷-水冷三段式进行冷却，导致冷却工艺控制稳定性较差，影响材料的最终组织和性能稳定性；
专利CN200910222583.1公开了一种抗拉强度650MPa级热轧双相钢板及其制造方法，其在成分设计时采用(0.05～0.12％)的碳(C)，(0.50～1.20％)的硅(Si),易形成红色氧化铁皮，导致钢板表面质量较差。
发明内容
针对现有技术存在的各种不足，本发明提供一种低成本易轧制600MPa级热轧双相钢及制备方法。
本发明的一种低成本易轧制抗拉强度600MPa级热轧双相钢，其化学成分及质量份数包括：C：0.05～0.08％，Si：0.06～0.09％，Mn：0.70～1.10％，S：≤0.015％，P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述的热轧双相钢组织包括铁素体和马氏体双相组织，所述铁素体体积分数为77～91％，马氏体体积分数为9～23％，铁素体平均晶粒尺寸为3.6～4.1μm；
所述热轧双相钢厚度为2.0～11mm，抗拉强度为608～651MPa，屈服强度为352～391MPa，屈强比为0.58～0.60，断后伸长率为28.9～35.4％。
一种低成本易轧制600MPa级热轧双相钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用真空感应炉熔炼出钢水并浇注成铸锭；
(2)对铸锭进行加热；
(3)对上述步骤(2)中的铸锭进行轧制，得到板带；
(4)对板带进行冷却，得到600MPa级热轧双相钢。
步骤(1)所述的铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.05～0.08％，Si：0.06～0.09％，Mn：0.70～1.10％，S：≤0.015％，P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质；
步骤(1)所述的铸锭厚度为至少120mm；
步骤(2)中所述进行加热，加热温度为1150～1200℃，加热时间为1～1.5h；
步骤(3)中所述进行轧制具体为，经过6～8道次轧制，单道次压下率为30.0～41.1％，总累积压下率为90.8～98.3％；
步骤(3)中所述进行轧制的开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为915～960℃；所述的板带厚度为2.0～11mm；
步骤(4)中所述进行冷却，冷却速率为80～120℃/s，终冷温度为115～200℃。
本发明的一种低成本易轧制600MPa级热轧双相钢及制备方法，与现有技术相比，有益效果如下：
(1)取消钢中的贵重合金钼(Mo)和铌(Nb)、钒(V)，降低了钢中锰(Mn)和硅(Si)的使用量，大幅降低生产成本，不使用微合金元素，有利于轧制后铁素体相变的发生；
(2)大大降低钢中锰(Mn)的使用量的同时，缓解了钢中的带状组织，减少了钢中的MnS夹杂，提高了钢板组织均匀性和冷加工性能；
(3)采用低硅(Si)的成分设计思路，消除了钢板表面的红色氧化铁皮，钢板表面质量良好；
(4)轧制温度较高，防止低温轧制对轧机机组产生较大负担。使用轧后快速冷却的冷却方式，简单的冷却路径更易控制，最终材料的组织性能波动较小，有较好的稳定性。
附图说明
图1本发明实施例1制备的抗拉强度600MPa级热轧双相钢经LEPERA试剂(1％Na2S2O5水溶液+4％苦味酸酒精溶液)腐蚀后的组织照片；
图2本发明实施例2制备的抗拉强度600MPa级热轧双相钢的拉伸曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于以下实施例。
实施例1
一种低成本易轧制抗拉强度600MPa级热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.05％，Si：0.06％，Mn：1.1％，S：0.013％，P：0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为6.0mm的抗拉强度600MPa级热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为120mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.05％，Si：0.06％，Mn：1.1％，S：0.013％，P：0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭经加热炉加热，加热时间1.4h，控制出炉温度为1170℃；
(2)对铸锭进行轧制，开轧温度为1100℃，经过7道次轧制，压下道次分配为120mm→83mm→53mm→36mm→23mm→14mm→9.0mm→6.0mm，总累积压下率为95.0％，终轧温度为960℃，得到厚度为6.0mm的板带；
(3)对板带进行轧后快速冷却，水冷冷却速度为90℃/s，终冷温度为170℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢。
厚度为6.0mm的热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，经LEPERA试剂(1％Na2S2O5水溶液+4％苦味酸酒精溶液)腐蚀后的组织照片如图1所示，其中铁素体体积分数为84％，马氏体体积分数为16％，铁素体平均晶粒尺寸为3.9μm；抗拉强度为635MPa，屈服强度为376MPa，屈强比为0.59，断后伸长率为31.5％。
实施例2
一种低成本易轧制抗拉强度600MPa级热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.08％，Si：0.07％，Mn：0.7％，S：0.014％，P：0.014％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为11mm的抗拉强度600MPa级热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为120mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.08％，Si：0.07％，Mn：0.7％，S：0.014％，P：0.014％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭经加热炉加热，加热时间1h，控制出炉温度为1200℃；
(2)对铸锭进行轧制，开轧温度为1100℃，经过6道次轧制，压下道次分配为120mm→83mm→54mm→37mm→25mm→16mm→11mm，总累积压下率为90.8％，终轧温度为960℃，得到厚度为11mm的板带；
(3)对板带进行轧后快速冷却，水冷冷却速度为80℃/s，终冷温度为200℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢。
厚度为11mm的热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为77％，马氏体体积分数为23％，铁素体平均晶粒尺寸为4.1μm；屈服强度及抗拉强度如图2所示，抗拉强度为651MPa，屈服强度为391MPa，屈强比为0.60，断后伸长率为28.9％。
实施例3
一种低成本易轧制抗拉强度600MPa级热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.07％，Si：0.07％，Mn：0.9％，S：0.015％，P：0.013％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为2.0mm的抗拉强度600MPa级热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为120mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.07％，Si：0.07％，Mn：0.9％，S：0.015％，P：0.013％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭经加热炉加热，加热时间1.5h，控制出炉温度为1150℃；
(2)对铸锭进行轧制，开轧温度为1000℃，经过8道次轧制，压下道次分配为120mm→72mm→43mm→26mm→16mm→9.5mm→5.7mm→3.4mm→2.0mm，总累积压下率为98.3％，终轧温度为915℃，得到厚度为2.0mm的板带；
(3)对板带进行轧后快速冷却，水冷冷却速度为120℃/s，终冷温度为115℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢。
厚度为2.0mm的热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为91％，马氏体体积分数为9％，铁素体平均晶粒尺寸为3.6μm；抗拉强度为608MPa，屈服强度为352MPa，屈强比为0.58，断后伸长率为35.4％。
实施例4
一种低成本易轧制抗拉强度600MPa级热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.05％，Si：0.06％，Mn：1.1％，S：0.011％，P：0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为8.0mm的抗拉强度600MPa级热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为120mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.05％，Si：0.06％，Mn：1.1％，S：0.011％，P：0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭经加热炉加热，加热时间1.2h，控制出炉温度为1200℃；
(2)对铸锭进行轧制，开轧温度为1080℃，经过7道次轧制，压下道次分配为120mm→83mm→55mm→38mm→26mm→18mm→12mm→8.0mm，总累积压下率为93.3％，终轧温度为955℃，得到厚度为8.0mm的板带；
(3)对板带进行轧后快速冷却，水冷冷却速度为120℃/s，终冷温度为130℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢。
厚度为8.0mm的热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为81％，马氏体体积分数为19％，铁素体平均晶粒尺寸为4.0μm；抗拉强度为642MPa，屈服强度为381MPa，屈强比为0.59，断后伸长率为30.7％。
实施例5
一种低成本易轧制抗拉强度600MPa级热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.06％，Si：0.09％，Mn：0.7％，S：0.014％，P：0.013％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为4.0mm的抗拉强度600MPa级热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为120mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.06％，Si：0.09％，Mn：0.7％，S：0.014％，P：0.013％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭经加热炉加热，加热时间1.5h，控制出炉温度为1160℃；
(2)对铸锭进行轧制，开轧温度为1010℃，经过8道次轧制，压下道次分配为120mm→84mm→54mm→37mm→23mm→15mm→9.2mm→6.0mm→4.0mm，总累积压下率为96.7％，终轧温度为920℃，得到厚度为4.0mm的板带；
(3)对板带进行轧后快速冷却，水冷冷却速度为100℃/s，终冷温度为150℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢。
厚度为4.0mm的热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为88％，马氏体体积分数为12％，铁素体平均晶粒尺寸为3.8μm；抗拉强度为621MPa，屈服强度为366MPa，屈强比为0.59，断后伸长率为33.2％。
实施例6
一种低成本易轧制抗拉强度600MPa级热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.08％，Si：0.08％，Mn：0.7％，S：0.015％，P：0.011％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为8.0mm的抗拉强度600MPa级热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为120mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.08％，Si：0.08％，Mn：0.7％，S：0.015％，P：0.011％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭经加热炉加热，加热时间1.2h，控制出炉温度为1155℃；
(2)对铸锭进行轧制，开轧温度为1010℃，经过7道次轧制，压下道次分配为120mm→83mm→55mm→38mm→26mm→18mm→12mm→8.0mm，总累积压下率为93.3％，终轧温度为935℃，得到厚度为8.0mm的板带；
(3)对板带进行轧后快速冷却，水冷冷却速度为105℃/s，终冷温度为155℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢。
厚度为8.0mm的热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为85％，马氏体体积分数为15％，铁素体平均晶粒尺寸为3.9μm；抗拉强度为625MPa，屈服强度为365MPa，屈强比为0.58，断后伸长率为34.2％。
实施例7
一种低成本易轧制抗拉强度600MPa级热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.06％，Si：0.07％，Mn：0.8％，S：0.014％，P：0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为10.0mm的抗拉强度600MPa级热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为120mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.06％，Si：0.07％，Mn：0.8％，S：0.014％，P：0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭经加热炉加热，加热时间1.4h，控制出炉温度为1165℃；
(2)对铸锭进行轧制，开轧温度为1010℃，经过6道次轧制，压下道次分配为120mm→83mm→54mm→37mm→25mm→16mm→11mm，总累积压下率为91.6％，终轧温度为953℃，得到厚度为10.0mm的板带；
(3)对板带进行轧后快速冷却，水冷冷却速度为107℃/s，终冷温度为166℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢。
厚度为10.0mm的热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为80％，马氏体体积分数为20％，铁素体平均晶粒尺寸为4.1μm；抗拉强度为615MPa，屈服强度为357MPa，屈强比为0.58，断后伸长率为33.8％。
实施例8
一种低成本易轧制抗拉强度600MPa级热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.07％，Si：0.09％，Mn：0.9％，S：0.012％，P：0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为8.0mm的抗拉强度600MPa级热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为120mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.07％，Si：0.09％，Mn：0.9％，S：0.012％，P：0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭经加热炉加热，加热时间1.2h，控制出炉温度为1170℃；
(2)对铸锭进行轧制，开轧温度为1010℃，经过7道次轧制，压下道次分配为120mm→83mm→55mm→38mm→26mm→18mm→12mm→8.0mm，总累积压下率为93.3％，终轧温度为957℃，得到厚度为8.0mm的板带；
(3)对板带进行轧后快速冷却，水冷冷却速度为97℃/s，终冷温度为138℃，得到抗拉强度600MPa级热轧双相钢。
厚度为8.0mm的热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为79％，马氏体体积分数为21％，铁素体平均晶粒尺寸为3.6μm；抗拉强度为640MPa，屈服强度为377MPa，屈强比为0.59，断后伸长率为30.2％。
Claims (10)
1.一种低成本易轧制600MPa级热轧双相钢，其特征在于，所述的热轧双相钢的化学成分及质量份数包括：C：0.05～0.08％，Si：0.06～0.09％，Mn：0.70～1.10％，S：≤0.015％，P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢，其特征在于，所述的热轧双相钢包括铁素体和马氏体，所述的铁素体体积分数为77～91％，马氏体体积分数为9～23％；所述的铁素体平均晶粒尺寸为3.6～4.1μm。
3.根据权利要求1所述的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢，其特征在于，所述的热轧双相钢厚度为2.0～11mm，抗拉强度为608～651MPa，屈服强度为352～391MPa，屈强比为0.58～0.60，断后伸长率为28.9～35.4％。
4.一种权利要求1～3所述的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用真空感应炉熔炼出钢水并浇注成铸锭；
(2)对铸锭进行加热；
(3)对上述步骤(2)中的铸锭进行轧制，得到板带；
(4)对板带进行冷却，得到600MPa级热轧双相钢。
5.根据权利要求4所述的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.05～0.08％，Si：0.06～0.09％，Mn：0.70～1.10％，S：≤0.015％，P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.根据权利要求4所述的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的铸锭厚度为至少120mm。
7.根据权利要求4所述的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述进行加热，加热温度为1150～1200℃，加热时间为1～1.5h。
8.根据权利要求4所述的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述进行轧制具体为，经过6～8道次轧制，单道次压下率为30.0～41.1％，总累积压下率为90.8～98.3％。
9.根据权利要求4所述的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述进行轧制的开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为915～960℃；所述的板带厚度为2.0～11mm。
10.根据权利要求4所述的低成本易轧制600MPa级热轧双相钢的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述进行冷却，冷却速率为80～120℃/s，终冷温度为115～200℃。
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