專利名稱：一種屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板及其制備方法。
背景技術(shù)：
汽車等交通工具的輕量化，就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能 地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染；實驗證明， 汽車質(zhì)量降低一半，燃料消耗也會降低將近一半。目前，一般汽車結(jié)構(gòu)用冷軋鋼板多采用添加微合金元素的高強度低合金鋼。微合 金化的高強度低合金鋼多為低碳鋼，添加Nb、Ti、V、B等微合金元素，這些元素在鋼板在高 溫下固溶在鋼的基體中，在隨后的熱軋及冷軋退火中以碳、氮化物第二相顆粒形式析出，這 些納米級的細小顆?？梢杂行ё柚咕ЯｉL大或粗化，從而獲得晶粒尺寸細小的組織結(jié)構(gòu)， 達到提高強度、保持良好的延伸率的細晶強化效果。表1現(xiàn)有技術(shù)中添加微合金元素的高強度鋼的化學成分(wt% )、工藝特點及其成
品種類和性能
CSiMnPSCrTiNbVCN1015386810.03-0.080.20-0.51.4-2.0<0.04<0.0080.4-0.60.10-0.150.02-0.080-0.3CNlOl 135025<0.006<0.300.15 — 1.40<0.08<0.02少量少量CN 101376944A0.08-0.140.4-1.01.2-2.0<0.03<0.020.01-0.050.01-0.030.01-0.03續(xù)表1
退火工藝力學性能成品 種類B退火方式退火溫 度屈服強度抗拉強度延伸率CN1015386810.002-0.006連續(xù)退火750-850690 760MPa>15%熱軋CN1011350250.0003 0.002190-230 MPa>390MPa>30冷軋CN 101376944A連續(xù)退火780-850>500 MPa>600 MPa13-23%冷軋
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CN101538681 一種生產(chǎn)屈服強度700MPa級高強鋼的方法，采用Ti、Nb、V復(fù)合微合 金化，工藝為薄板坯連鑄，鑄坯入爐溫度為950 1050°C，加熱溫度大于或等于1150°C，出 爐溫度1080 1160°C，終軋溫度820 880°C，經(jīng)層流冷卻后，卷取溫度550 620°C。該 發(fā)明生產(chǎn)的高強鋼的屈服強度范圍在690MPa 760MPa，成品板厚度為1. 4 9. 0mm。由于 受到熱軋機組厚度方面的限制，采用熱軋生產(chǎn)的鋼板的厚度一般較厚，隨著鋼板強度的提 高，可供的熱軋鋼板的極限厚度也隨之增厚。為了適應(yīng)鋼板減薄的需求，需求開發(fā)厚度較薄 的高強度冷軋鋼系列。同時，熱軋鋼板的表面質(zhì)量、尺寸精度與冷軋鋼板相差較多，無法互 相代替，因此沒有可比性。公開號CN 101376944A—種高強度高屈強比冷軋鋼板及其制備方法。該方法 中，將以重量百分比計包括c 0. 08 0. 14. Si 0. 4 1. 0%、Mn :1. 2 2. 0%、P ^0. 03%,S 彡 0. 02%,Al 0. 02 0. 06%,Nb :0.01 0. 03%，其余為 Fe和不可避免的殘 余元素；以及在上述成分中再添加0.01 0. 05% Ti，本發(fā)明中加入了昂貴的合金元素Nb， 并復(fù)合加入了 0. 01 0. 05% Ti，合金成本高，同時該發(fā)明的鋼板屈服強度級別為500MPa 級。而通常冷軋高強鋼采用連續(xù)退火爐退火，采用連續(xù)退火可以比較容易生產(chǎn)，但也 存在以下缺點1.連續(xù)退火爐投資大、退火工藝復(fù)雜，特別是需要有快速冷卻等工藝，對生產(chǎn)線的 自動化和操作人員要求高，工藝操作困難。2.連續(xù)退火線一般要求批量大、連續(xù)生產(chǎn)，對于沒有連續(xù)退火線或受連續(xù)退火線 生產(chǎn)尺寸規(guī)格的限制的鋼種，罩式退火可以小批量、多規(guī)格、多品種生產(chǎn)。CN101135025 —種采用罩式爐生產(chǎn)高強度冷軋超深沖鋼板的制備方法，該發(fā)明加 入了較多的Ti、Nb、V等微合金元素，1100 1250°C加熱后軋制，在Ar3以上溫度的單相奧 氏體區(qū)終軋；冷軋壓下73%以上率；全氫或氮氫罩式爐退火，溫度690-730°C ；退火后平整。 該發(fā)明鋼板強度級別只有達到390MPa。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明通過添加少量、單一、價格低廉的微合金元素Ti的 情況下，通過控制軋制和冷卻條件以及罩式退火工藝，可開發(fā)出一種屈服強度700MPa級高 強度冷軋鋼板，該鋼板完全滿足汽車制備業(yè)對高強度鋼的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題之一在于提供一種屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼 板，該鋼合金元素價格低廉、成分單一、且屈服強度超過700MPa，同時具有良好的可加工性 能。本發(fā)明另一需要解決的技術(shù)問題在于提供上述屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼 板的制備方法。解決本發(fā)明的上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種制備屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板的方法包括采用薄板坯連鑄連軋 流程，主要包括如下步驟電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉，薄板坯連鑄、連鑄坯均熱、均熱、熱連軋、 層流冷卻、卷取、冷軋、退火、精整；其中，精煉后鋼水的主要化學成分為C :0. 03 0. 07wt. Si ^ 0. 35wt.Mn 0. 40 2. Owt. P ^ 0. 020wt. %、S 彡 0. OlOwt. Cr 0. 25 0. 80wt. Ti 0. 06 0. 25wt. %，其余為Fe和不可避免的殘余元素所述退火工藝中，在500°C至Al轉(zhuǎn)變點的溫度范圍內(nèi)使所述鋼材在罩式退火爐中 退火。優(yōu)選地，所述冷軋工藝中，冷軋壓下量> 20% ；更優(yōu)選地，所述冷軋壓下量為20 40%。優(yōu)選地，所述退火溫度為570_650°C。優(yōu)選地，薄板坯連鑄連軋流程的工藝參數(shù)為鑄坯入爐溫度900 1000°C、出爐溫 度1100 1180°C、終軋溫度870 930°C、卷取溫度500 650°C ；更優(yōu)選地，所述卷取溫 度 580 640°C。本發(fā)明所提供的由上述方法制備的屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板，其顯微 組織為鐵素體，延伸率至少為5%。優(yōu)選地，所述屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板精煉后鋼水的主要化學成分 為C 0. 04 0. 065wt. Si ^ 0. 20wt. %、Mn :0· 55 1. 3wt. P ^ 0. 020wt. %、 S 彡 0. OlOwt. %、Cr :0. 35 0. 60wt. %、Ti :0. 07 0. 15wt. %。本發(fā)明所述屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板的各個化學成分的作用分析如 下C 碳的范圍為0. 03wt. %至0. 07wt. %，為增強鋼板強度添加C，加大C的含量可 增加鋼板的抗拉強度，同時與鋼中的微量元素如Ti等形成TiC析出物對強度有增強效果， 但當加入過量的C時，鋼材的可加工性和焊接性能會下降，因此C量小于0. 07wt. %。Si 硅被有效地用于對鋼水脫氧和強化固溶體，但過量的Si會降低可焊接性、涂 覆性和可成型性能，因此，可加入量最多至0. 35wt. %的量的Si。Mn 錳被有效地用于強化固溶體，并且在增加鋼材強度和熱軋可加工性方面很重 要。然而，由于會形成MnS，Mn也會妨礙鋼材的延展性和可加工性。少量的Mn對于可加工 性是有利的，但也會導致鋼材強度不足。因此，可加入至少0. 40wt. %的量的Mn以達到所需 的強度。另一方面，Mn是一種昂貴的金屬元素，過量的Mn會降低經(jīng)濟效率，并對焊接和成 形有害。因此，可加入最多至2. Owt. %的量的Mn。P :P會造成鋼材的中心偏析。因此，大量的P會降低可焊接性和可成形性。因此， 可加入最多至0. 02wt. %的量的P。S 當與鋼材中的Mn結(jié)合時，它們會形成非金屬夾雜物，對機械性能影響大，因此， S的加入量控制在最多至0. Olwt. %。Cr 鉻可提高鋼的強度和硬度以及耐磨性。鉻加入鋼中能顯著改善鋼的高溫抗氧 化性，顯著提高鋼的淬透性，改善鋼的抗回火穩(wěn)定性。Cr含量低于0.25wt. %時，其改善強 度等性能較差，高于0.8wt. %時，對鋼的淬透性、延遲斷裂性不利。因此，Cr的加入量控制 在 0. 25 0. 8wt. %0Ti 鈦可延遲鐵素體的再結(jié)晶，并且可與鋼材的C與N結(jié)合而被沉淀析出，由此增 強鋼板的強度，為獲得所需強度，可加入0. 06 0. 25wt. %的Ti。本發(fā)明的鋼材含有上述組分，其余組分為Fe和不可避免的雜質(zhì)。特別的，任選可 加入合金元素以改善具有良好加工性的鋼材的特征，在此，即便是向該冷軋鋼板的組成中加入了本發(fā)明的實例實施方案中未述及的合金元素，也不應(yīng)解釋為該合金元素偏離了本發(fā) 明的范圍。本發(fā)明所述屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板的制備方法，其工藝特點如下1、軋制工藝軋制工藝流程為電爐(轉(zhuǎn)爐)—精練一連鑄一直接入加熱爐一連軋一層流冷卻 —卷取一酸洗一冷軋一退火一精整。熱軋工藝采用控軋控冷技術(shù)，特別地，采用較高的終軋溫度，有利于熱軋過程中軋 制穩(wěn)定性、保證良好的板型及厚度公差控制以有利于后續(xù)冷軋工藝的順行，同時采用較合 理的卷取溫度，有利于獲得細小的TiC析出物顆粒；選擇較低的冷軋壓下率有利于減少冷 軋軋制抗力、降低冷軋成本。2、退火工藝鋼卷在罩式退火爐中退火，而相對于通常冷軋高強鋼采用連續(xù)退火爐退火，連續(xù) 退火爐投資大、退火工藝復(fù)雜，特別是需要有快速冷卻等工藝，工藝操作困難；同時采用較 低的退火溫度，在相對較低的溫度范圍內(nèi)進行罩式退火，其組織保留有部分微組織，對材料 的強度有貢獻作用，同時微合金元素Ti的碳、氮化物不會粗化以保證強度的穩(wěn)定性，從而 節(jié)省能源并提高了退火效率。這些特性滿足上述成分體系的需要，并且可通過本發(fā)明的低溫罩式退火獲得，從 而節(jié)省能源并提高了退火效率。所述低溫退火可使變形晶粒部分保留在微結(jié)構(gòu)中，為部分 再結(jié)晶組織。本發(fā)明的微結(jié)構(gòu)為鐵素體。根據(jù)本發(fā)明，通過上述制備方法獲得的的700MPa級冷軋鋼的金相為細小的鐵素 體，具有優(yōu)良成形性能，屈服強度至少為700MPa，延伸率至少為5%。因此，具有高強度的高 附加值的該鋼板可在需要抵抗高沖擊力的情況下使用。此外，在相對較低的溫度范圍內(nèi)進 行罩式退火，本發(fā)明的一種屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板與現(xiàn)有技術(shù)中的冷軋析出 強化鋼板在強化原理上有明顯差異。普通的冷軋析出強化鋼的組織為高溫區(qū)形成的等軸狀細鐵素體晶粒，由于鐵素體 由高溫再結(jié)晶形成，因此普通的冷軋析出強化鋼的主要靠微合金元素，雖然加微合金元素 可以使冷軋鋼取得較高的強度，但僅靠微合金元素生產(chǎn)超高強鋼(> 700MPa)，難以兼顧性 能和成本。特別地，Ti的強化效果容易波動，不利于強度的穩(wěn)定，而本發(fā)明通過控軋控冷技 術(shù)和合理的罩式退火工藝，有效地解決了 Ti微合金化鋼性能波動大的問題。本發(fā)明雖然也利用了 Ti微合金元素的析出強化效果，但強度的進一步提升主要 依靠在較低的溫度退火形成的較細小的鐵素體晶粒，細晶強化能同時提高強度和韌性，同 時低溫退火可使變形晶粒部分保留在微結(jié)構(gòu)中，組織中存在有部分再結(jié)晶組織，因此組織 中存在大量的位錯，位錯強化效果明顯。因此，本發(fā)明的冷軋鋼板主要強化機理細晶強化 +析出強化+位錯強化。由上可見，無論從強化機理、合金元素的消耗量、性能指標等方面綜合考慮，本發(fā) 明的鋼均和現(xiàn)有鋼種不同或者具有明顯的優(yōu)點，可以滿足制備業(yè)對材料更高的要求。本發(fā)明所述屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明采用單一的Ti微合金化技術(shù)，Ti元素相對于其他微合金化元素資源更 豐富、價格更低，產(chǎn)品成本低、競爭力強。
2、本發(fā)明屬于低碳鋼(C 0. 03 0. 07wt. % )，碳當量比一般冷軋高強鋼低，同時 加入Ti微合金元素可改善鋼材的焊接性能。3、本發(fā)明鋼板在較少的冷軋壓下量下，有利于減少冷軋軋制抗力、降低冷軋成本， 較低溫度下罩式退火，生產(chǎn)過程控制簡單，且屈服強度超過700MPa，同時具有良好的可加工 性能。4、本發(fā)明鋼板解決了 Ti微合金化技術(shù)同卷強度不穩(wěn)定性的問題。


圖1是本發(fā)明一種屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板的金相組織照片。
具體實施例方式以下列舉具體實施例對本發(fā)明進行說明。需要指出的是，實施例只用于對本發(fā)明 作進一步說明，不代表本發(fā)明的保護范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明做出的非本質(zhì)的修改和調(diào)整， 仍屬于本發(fā)明的保護范圍。根據(jù)本發(fā)明設(shè)定的化學成分范圍，下述實施例都通過以下具體工藝流程主要以 化學成分C，Si, Mn, S，P和Fe為原料，進行電爐或者轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉過程對鋼水進行合金化 處理(添加少量Cr、Mn、Ti合金)、薄板坯連鑄、鑄坯直接加熱/均熱、熱連軋、軋后層流水 冷卻、卷取、酸洗、冷軋、退火、精整等流程制備而成。所述退火工藝中，在500°C至Al轉(zhuǎn)變點的溫度范圍內(nèi)使所述鋼材在罩式退火爐中 退火，并對罩式退火后的鋼材進行不大于的精整量。所制到的述屈服強度700MPa級高 強度冷軋鋼板顯微組織為鐵素體，延伸率大于等于5%，請參見圖1所示的金相組織照片。表2本發(fā)明鋼材1-3化學成分
權(quán)利要求
一種制備屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板的方法，其特征在于，包括采用薄板坯連鑄連軋流程，主要包括如下步驟電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉，薄板坯連鑄、連鑄坯均熱、均熱、熱連軋、層流冷卻、卷取、冷軋、退火、精整；其中，精煉后鋼水的主要化學成分為C0.03～0.07wt.％、Si≤0.35wt.％、Mn0.40～2.0wt.％、P≤0.020wt.％、S≤0.010wt.％、Cr0.25～0.80wt.％、Ti0.06～0.25wt.％，其余為Fe和不可避免的殘余元素；所述退火工藝中，在500℃至A1轉(zhuǎn)變點的溫度范圍內(nèi)使所述鋼材在罩式退火爐中退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述冷軋工藝中，冷軋壓下量>20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是，所述冷軋壓下量為20 40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述退火溫度為570-650°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的制備方法，其特征是，所述薄板坯連鑄連軋流程 的工藝參數(shù)為鑄坯入爐溫度900 1000°C、出爐溫度1100 1180°C、終軋溫度870 930°C、卷取溫度500 650°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征是，所述卷取溫度580 640°C。
7.一種由權(quán)利要求1-6任一項所述方法制備的屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板，其 顯微組織為鐵素體，延伸率至少為5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板，其特征是，所述精煉后 鋼水的主要化學成分為:C 0. 04 0. 065wt. Si ^ 0. 20wt. Mn :0· 55 1. 3wt.P ^ 0. 020wt. %、S 彡 0. OlOwt. %、Cr :0. 35 0. 60wt. %。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板及其制備方法，該方法采用薄板坯連鑄連軋流程、冷軋、退火、精整等流程制備而成；其中，精煉后鋼水的主要化學成分為C0.03～0.07wt.％、Si≤0.35wt.％、Mn0.40～2.0wt.％、P≤0.020wt.％、S≤0.010wt.％、Cr0.25～0.80wt.％、Ti0.06～0.25wt.％，其余為Fe和不可避免的殘余元素；所述退火工藝中，在500℃至A1轉(zhuǎn)變點的溫度范圍內(nèi)使所述鋼材在罩式退火爐中退火。所制備的屈服強度700MPa級高強度冷軋鋼板具有合金元素價格低廉、成分單一、且屈服強度超過700MPa，延伸率大于5％，同時具有良好的可加工性能等優(yōu)點。
文檔編號C22C38/38GK101956139SQ20101050195
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者朱達炎, 毛新平, 王湘飛, 陳麒琳 申請人:廣州珠江鋼鐵有限責任公司