CN1330785C - 一种抗拉强度1000MPa级复相钢板及制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种抗拉强度1000MPa级复相钢板，其化学成分按质量百分数为：C 0.13～0.20%，Si0.2～0.4%，Mn 1.30～1.60%，余量为Fe；钢板上、下表层各0.5～1.0mm厚度内为晶粒尺寸2～3μm的铁素体/马氏体组织，其中：铁素体体积分数为80～90%，马氏体体积分数为20～10%；钢板中心部分为马氏体含量较高的铁素体/马氏体组织，其中：马氏体体积分数为50～70%，铁素体体积分数为50～30%。通过控轧控冷工艺轧制，终轧温度800～850℃；第一段冷却速度300～400℃/s，冷却后温度620～650℃；第二段冷却速度300～400℃/s，卷取温度20～80℃；两段冷却间隔时间5～6s。

Description

一种抗拉强度1000MPa级复相钢板及制造方法
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，涉及汽车结构件的高强度钢制造，具体涉及一种抗拉强度1000MPa级铁素体和马氏体复相钢板及制造方法。
背景技术
高强度汽车用热轧钢板的开发，一直是国内外材料工作研究的热点之一。一般使用的铁素体+珠光体热轧钢板最大强度为500MPa级，虽然增加Nb或Ti等微合金化元素可进一步提高强度，但成形性将变差，因而限制了其应用。为进一步提高强度，开发了双相钢(DP)。双相高强度钢特点是在细小的铁素体基体上分布约15％硬相，并通过固溶原子进一步强化，铁素体-贝氏体和双相铁素体-马氏体钢的抗拉强度在550～650MPa之间。由于成形性的限制，双相钢无法达到g00MPa级水平。为满足更高强度及成形性能的要求，又开发了含残余奥氏体的800MPa级三相TRIP钢，在变形过程中残余奥氏体应变诱发转变为马氏体(TRIP)，在提高强度的同时，提高成形性能。但目前可商业化生产的直接热轧双相钢与TRIP钢都采用复杂合金化的办法，存在成本高、工艺难度大等问题，不利于推广，国内尚不能大规模生产。
考虑到环境问题和能源问题，新型的高强度汽车结构件用热轧钢板的化学成分将趋向于简单的C-Si-Mn系钢；开发控轧及控冷新工艺，综合利用细晶强化和相变强化方式提高钢材强度极限。
发明内容
针对现有高强度汽车用热轧钢板及其生产工艺存在的问题，本发明提供一种抗拉强度1000MPa级双相钢板及制造方法。
本发明提供的抗拉强度1000MPa级铁素体和马氏体复相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.13～0.20％，Si：0.2～0.4％，Mn：1.30～1.60％，余量为Fe；对于1000MPa级热轧钢板提供了一种新的组织状态，即：钢板表层与心部铁素体和马氏体组分不同的复相组织。
本发明采用上述化学成分的、厚度为80～250mm的钢坯，通过热轧及两段快速冷却工艺生产抗拉强度1000MPa级双相钢板，具体按以下步骤进行：
(1)将钢坯加热至1150～1250℃，保温2～2.5小时。
(2)保温后进行热轧，控制开轧温度1100～1150℃，终轧温度800～850℃。
(3)热轧后进行两段式控制冷却，控制第一段冷却速度300～400℃/s，冷却后温度620～650℃；第二段冷却速度300～400℃/s，终冷温度(即卷取温度)20～80℃。两段冷却间隔时间5～6s。
(4)冷却后进行卷取，卷取温度20～80℃，控制钢板厚度3～5mm。
经热轧与轧后两段式快速冷却工艺，得到厚度规格为3～5mm且在厚度方向上具有不同体积分数F/M复相组织的带钢。钢板上、下表层各0.5～1.0mm厚度内为晶粒尺寸2～3μm的铁素体和马氏体组织，其中：铁素体体积分数为80～90％，马氏体体积分数为20～10％；钢板中心部分为马氏体含量较高的铁素体和马氏体组织，其中：马氏体体积分数为50～70％，铁素体体积分数为50～30％。本发明对于1000MPa级热轧钢板提供了一种新的组织状态，即：前文所描述的钢板表层与心部铁素体和马氏体组分不同的复相组织。心部马氏体含量高提高了钢板的强度，表层铁素体含量高且细化，提高了整个钢板的塑性。
附图说明
图1为本发明1000MPa级铁素体和马氏体复相钢板厚度方向组织分布情况示意图。
图2为典型金相组织照片，其中：(a)为表层组织，(b)为心部组织。
具体实施方式
选择表1所示化学成分的C-Mn系钢为原料，坯料尺寸为80mm(厚)×70mm(宽)×140mm(长)。在轧机上实施控轧控冷工艺，轧制厚度规格为3～5mm的钢板，控制冷却工艺如表2，组织分布如表3，机械性能如表4。
表1实施例实测化学成分(质量分数％，余量为Fe)
    产品编号     C     Mn     Si
    M0     0.18     1.50     0.20
    M1     0.13     1.30     0.24
    M2     0.17     1.48     0.35
    M3     0.20     1.48     0.32
    M4     0.15     1.60     0.4
表2实施例工艺参数
编号   加热温度   保温时间   开轧温度 终轧温度   第一段冷却后温度   第一段冷却速度   终冷温度  第二段冷却速度
  (℃)   小时   (℃)   (℃)   (℃)   (℃/s)   (℃)  (℃/s)
  M0-1   1150   2.5   1100   825   630   350   80  400
  M0-2   1200   2   1120   830   650   330   25  300
  M1-1   1250   2.2   1150   850   650   400   20  386
  M1-2   1180   2.3   1140   800   650   300   45  370
  M2-1   1190   2   1125   840   640   400   38  368
  M2-2   1160   2.5   1130   820   650   340   60  360
M3-1 1180 2.2 1150 800 650 300 30 380
  M3-2   1200   2.1   1135   810   620   380   78  328
  M4-1   1230   2   1130   800   650   360   65  310
  M4-2   1210   2   1100   805   625   310   75  390
表3产品组织分布
编号   上(下)表层组织厚度          心部       上(下)表层
     F     M      F    M
        体积分数       体积分数
  (mm)     (％)     (％)     (％)   (％)
    M1-1   0.8     30     70     85     15
    M1-2   0.6     32     68     84     16
    M2-1   1.0     40     60     85     15
    M2-2   0.6     30     70     85     15
    M3-1   0.5     28     72     82     18
    M3-2   0.8     50     50     85     15
其中：
F：铁素体；
M——马氏体。
表4实施例产品力学性能
编号   钢板厚度   Re(0.2％)      Rm     Au     At     Re/Rm     Rm×At
  (mm)   (MPa)     (MPa)     (％)     (％)     ——`     ——
    M1-1   4.5   797     1088     11     14     0.73     15232
    M1-2   4.4   775     1065     11     15     0.73     15975
    M2-1   3.0   614     1009     10     15     0.61     15135
    M2-2   4.4   795     1055     11     15     0.75     15825
    M3-1   5.0   807     1096     10     15     0.73     16440
    M3-2   4.4   615     1002     12     16     0.61     16032
其中：
Re(0.2％)：屈服强度；
Rm：抗拉强度；
Au：均匀延伸率；
At：总延伸率；
Re/Rm：屈强比；
Rm×At：强塑积。

Claims (2)

1、一种抗拉强度1000MPa级复相钢板，其化学成分按质量百分数为：C0.13～0.20％，Si0.2～0.4％，Mn1.30～1.60％，余量为Fe；钢板厚度规格为3～5mm，上、下表层各0.5～1.0mm厚度内为晶粒尺寸2～3μm的铁素体和马氏体组织，其中：铁素体体积分数为80～90％，马氏体体积分数为20～10％；钢板中心部分为马氏体含量较高的铁素体和马氏体组织，其中：马氏体体积分数为50～70％，铁素体体积分数为50～30％。
2、权利要求1所述的抗拉强度1000MPa级复相钢板的制造方法，其特征在于工艺步骤及工艺参数为：
(1)将权利要求1所述化学成分的钢坯加热至1150～1250℃，保温2～2.5小时；
(2)保温后进行热轧，控制开轧温度1100～1150℃，终轧温度800～850℃；
(3)热轧后进行两段式控制冷却，控制第一段冷却速度300～400℃/s，冷却后温度620～650℃；第二段冷却速度300～400℃/s，终冷温度即卷取温度20～80℃；两段冷却间隔时间5～6s；
(4)冷却后进行卷取，卷取温度20～80℃，控制钢板厚度3～5mm。
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