專(zhuān)利名稱(chēng)：一種650MPa級(jí)低Si含Cr熱軋雙相鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種抗拉強(qiáng)度達(dá)到650MPa級(jí)的低Si含Cr熱軋雙相鋼板及其制造方法。本發(fā)明的雙相鋼板主要適用于汽車(chē)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，優(yōu)化汽車(chē)構(gòu)件的先進(jìn)制造技術(shù)和減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量成為各方關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是由于燃料和原材料成本原因及環(huán)保法規(guī)對(duì)汽車(chē)排放的嚴(yán)格限制，使汽車(chē)結(jié)構(gòu)輕量化顯得日益重要。據(jù)研究，車(chē)重每減輕10 %，可節(jié)省燃油3 % 7 %。實(shí)現(xiàn)汽車(chē)結(jié)構(gòu)的輕量化最主要的方法是采用輕體材料。在早期的汽車(chē)制造中，汽車(chē)沖壓件多采用普通的低碳鋼，為了減輕車(chē)重，人們開(kāi)發(fā)了低合金高強(qiáng)度鋼(HSLA)，但是這種材料塑性低，導(dǎo)致了沖壓成型困難。由軟相鐵素體和硬相馬氏體組成的雙相鋼與普通低合金高強(qiáng)度鋼相比，具有更優(yōu)越的力學(xué)性能和成形性能，因而可廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)。

目前各鋼廠(chǎng)和研究機(jī)構(gòu)已開(kāi)發(fā)出多個(gè)級(jí)別的熱軋雙相鋼板，但其仍然存在一定缺陷，主要可分為兩個(gè)方面一是成分中含有較高的Si元素或貴重合金元素(如Mo)，使鋼材分別出現(xiàn)表面質(zhì)量較差、成分較高等問(wèn)題，很難打入市場(chǎng)；另一大缺陷為終軋后冷卻路徑復(fù)雜，導(dǎo)致鋼板的性能波動(dòng)較大，且對(duì)于S1-Mn系熱軋雙相鋼而言，還存在卷取溫度較低，對(duì)卷取設(shè)備的要求較高等問(wèn)題。這些都對(duì)熱軋雙相鋼板的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用產(chǎn)生較大影響。公開(kāi)號(hào)為CN101717886A的專(zhuān)利中提出了一種抗拉強(qiáng)度為650MPa級(jí)的熱軋雙相鋼板及其制造方法，雖然其成本較低，軋后冷卻工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單，但其成分中Si含量較高，這將導(dǎo)致鋼板出現(xiàn)表面質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)其卷取溫度較低(低于300°C )，這又要求卷取設(shè)備具有較強(qiáng)的卷取能力，而傳統(tǒng)熱連軋機(jī)組的卷取能力達(dá)不到要求。公開(kāi)號(hào)為CN1807670A、CN1807669A和CN101880825A的專(zhuān)利中也出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題。公開(kāi)號(hào)為CN1793400A的專(zhuān)利中提到的熱軋雙相鋼板的生產(chǎn)方法則是在終軋后采用分段冷卻工藝，這將導(dǎo)致冷卻工藝的復(fù)雜難以控制，從而影響到鋼板最終組織和性能的均勻性。而公開(kāi)號(hào)為CN1970813A的專(zhuān)利中提到的熱軋雙相鋼的生產(chǎn)方法除了在軋后采用分段冷卻工藝外，其成分中的Si含量也較高。鑒于上述問(wèn)題，開(kāi)發(fā)成本低，且采用簡(jiǎn)單冷卻路徑和中溫卷取方法生產(chǎn)的熱軋雙相鋼板成為當(dāng)前趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)熱軋雙相鋼板生產(chǎn)的現(xiàn)存問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低成本、易生產(chǎn)、綜合性能良好的650MPa級(jí)低Si含Cr熱軋雙相鋼板及其制造方法。本發(fā)明以C-S1-Mn系熱軋雙相鋼成分為基礎(chǔ)，在降低Si含量的同時(shí)，添加一定量的Cr元素，并在軋后采用簡(jiǎn)單冷卻路徑，獲得強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到650MPa，顯微組織為鐵素體與馬氏體的雙相鋼板。本發(fā)明的化學(xué)成分為，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0. 06 % O. 15 % C、0. 05 % O. 5 %SiU. O % 1. 8 % Mn,O. 01 % O. 08 % Als,O. 3 % 1. 5 % Cr，并限制 P < O. 02 %、S<O. 005%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。最終組織中鐵素體體積分?jǐn)?shù)為80% 90%，馬氏體體積分?jǐn)?shù)為10% 20%，鋼板的延伸率高于25%，η值大于O. 19。本發(fā)明的650MPa級(jí)低Si含Cr熱軋雙相鋼板的制造方法包括以下步驟(I)加熱工藝將板坯加熱到1200±20°C，保溫時(shí)間1_3小時(shí)；(2)軋制工藝采用兩階段控制軋制，再結(jié)晶區(qū)壓下率> 60%未再結(jié)晶區(qū)壓下率> 70再結(jié)晶區(qū)開(kāi)乳溫度大于1050 C，未再結(jié)晶區(qū)開(kāi)乳溫度為900 940 C，終乳溫度為820 880O。(3)冷卻工藝終軋后采用連續(xù)層流冷卻，冷卻速率為20 40°C /s，卷取溫度為530 600°C，成品厚度為3 10mm。本發(fā)明鋼板成分主要作用為C :主要是形成所需數(shù)量的馬氏體和保證鋼的強(qiáng)度?？紤]焊接性等，要求限制C含量在O. 2%以下，而C太低則不易得到雙相組織，最優(yōu)范圍為O. 06% O. 15%。S1:可以擴(kuò)大Fe-C相圖的α + Υ區(qū)，有利于保持雙相鋼強(qiáng)度、延性等性能的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。Si還加速碳向奧氏體的偏聚，對(duì)鐵素體中的固溶碳有“清除”和“凈化”作用。然而，Si含量過(guò)高會(huì)給熱軋表面質(zhì)量和涂鍍帶來(lái)麻煩。本發(fā)明的主要特征之一就在于大幅度的降低Si含量，從而改善鋼板的表面質(zhì)量，因此最優(yōu)成分設(shè)為O. 05% O. 5%。

Mn:是典型的奧氏體穩(wěn)定化元素，顯著提高鋼的淬透性，并起到固溶強(qiáng)化和細(xì)化鐵素體晶粒的作用，可顯著推遲珠光體轉(zhuǎn)變以及貝氏體轉(zhuǎn)變。但Mn含量過(guò)高，在推遲珠光體轉(zhuǎn)變的同時(shí)，也推遲鐵素體的析出，使“速度窗口 ”變小，貝氏體區(qū)右移，使鋼對(duì)工藝條件的敏感性變大。因此，選定Mn含量為1.0% 1.80%。Al :對(duì)臨界區(qū)加熱時(shí)奧氏體形態(tài)的影響與Si相似，即Al也促使馬氏體呈纖維狀形態(tài)，Al還可以形成AlN析出，起到一定的細(xì)化晶粒作用。Al的最優(yōu)范圍為O. 01 % O. 08%。P :能使馬氏體島的形態(tài)發(fā)生顯著變化，使馬氏體島尺寸變細(xì)小，且均勻分布。P的另一影響是提高α相的形成溫度，擴(kuò)大形成α相的溫度范圍。但P過(guò)剩添加，則加工性惡化，因此將其上限定為O. 02% .S :通過(guò)形成MnS等硫化物夾雜，成為裂紋的起點(diǎn)而使加工性能惡化，因此含量越少越好，將其上限定為O. 005%。Cr :是中強(qiáng)碳化物形成元素，顯著提高鋼的淬透性，不僅能強(qiáng)烈推遲珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變，而且擴(kuò)大了“卷取窗口”。Cr雖是弱固溶強(qiáng)化元素，但能增大奧氏體的過(guò)冷能力，從而細(xì)化組織、得到強(qiáng)化效果。此外Cr可以促進(jìn)碳向奧氏體擴(kuò)散，并可降低鐵素體的屈服強(qiáng)度，更有利于獲得低屈服強(qiáng)度的雙相鋼。Cr的最優(yōu)范圍為O. 3% 1. 5%。本發(fā)明中，為了降低Si對(duì)鋼板表面的影響，采用了低Si成分設(shè)計(jì)，但Si對(duì)鐵素體含量具有很大的促進(jìn)作用，降低Si含量，很可能導(dǎo)致鋼板最終組織中鐵素體含量的不足，這就需要制定合理的軋制工藝以彌補(bǔ)其影響。熱軋時(shí)，在奧氏體再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行較大的變形，使奧氏體發(fā)生再結(jié)晶從而細(xì)化晶粒，而在未再結(jié)晶區(qū)則通過(guò)較大的變形獲得足夠的應(yīng)變累積，同時(shí)在軋后采用連續(xù)的層流冷卻工藝使鐵素體晶粒大量快速的析出，從而使鐵素體的含量得到了保證，并簡(jiǎn)化了冷卻工藝。而若要在較高的溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行卷取，則必須保證奧氏體的穩(wěn)定性，除了工藝上的調(diào)整外，加入適當(dāng)?shù)膴W氏體化穩(wěn)定元素是必要的，因此本發(fā)明中加入了適當(dāng)含量的Cr元素。總之，合理的成分設(shè)計(jì)和控軋控冷工藝的相互配合是本發(fā)明得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。本發(fā)明的650MPa級(jí)雙相鋼板有益效果為由于本發(fā)明成分中Si含量較低，減小了 Si對(duì)鋼板表面的影響，同時(shí)成分中只加入一定量的Cr元素，用以保證奧氏體的穩(wěn)定性，與傳統(tǒng)中溫卷取型熱軋雙相鋼的成本相比大大降低；由于軋后采用連續(xù)冷卻工藝，而非傳統(tǒng)的復(fù)雜分段冷卻工藝，使生產(chǎn)工序簡(jiǎn)化，易于進(jìn)行；同時(shí)，冷卻后采用中溫卷取，降低了對(duì)卷取設(shè)備的要求；軋后采用連續(xù)冷卻工藝還提高了鋼板長(zhǎng)度方向上組織和性能的穩(wěn)定性，避免了由于分段冷卻而帶來(lái)的鋼板的組織和性能不均性；與現(xiàn)有技術(shù)的雙相鋼相比具有更優(yōu)越的力學(xué)性能和成形性能。
具體實(shí)施例方式發(fā)明實(shí)施例如下將按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.06% O. 15% C、0. 05 % O. 5 % S1、1.O % 1. 8 % Mn,O. 01 % O. 08 % Als,O. 3 % 1. 5 % Cr，并限制 P < O. 02 %、S
<O. 005%，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)的厚度為60mm的試驗(yàn)坯加熱到1200±20°C，保溫2小時(shí)后在Φ500 二輥可逆式熱軋機(jī)組上進(jìn)行兩階段控軋，再結(jié)晶區(qū)壓下率為>60%，未再結(jié)晶區(qū)壓下率為> 70% ;再結(jié)晶區(qū)開(kāi)軋溫度大于1050°C，未再結(jié)晶區(qū)開(kāi)軋溫度為900 940°C，終軋溫度為820 880°C。終軋后采用連續(xù)冷卻，冷卻速率為20 40°C /s，卷取溫度為530 600°C，成品厚度為3 10_。下面通過(guò)本發(fā)明的幾個(gè)最佳實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)效果。其具體成分、溫度制度及鋼板的組織及性能見(jiàn)表1-3。表I本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)成分(wt，% )
權(quán)利要求
1.一種650MPa級(jí)低Si含Cr熱軋雙相鋼板,其特征在于,化學(xué)成分為，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.06% O. 15% C、0. 05% O. 5% S1、l. 0% 1. 8% Mn,O. 01% O. 08% Als、0. 3% 1.5% Cr，并限制P < O. 02%, S < O. 005%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種650MPa級(jí)低Si含Cr熱軋雙相鋼板，其特征在于，鋼的最終組織中鐵素體體積分?jǐn)?shù)為80 % 90 %，馬氏體體積分?jǐn)?shù)為10 % 20 %，鋼板的延伸率高于25%，η值大于O. 19。
3.一種用于權(quán)利要求1所述的一種650MPa級(jí)低Si含Cr熱軋雙相鋼板的制造方法,其特征在于，采用權(quán)利要求1成分的板坯，包括以下步驟(1)加熱工藝將板坯加熱到1200±20°c，保溫時(shí)間1-3小時(shí)；(2)軋制工藝采用兩階段控制軋制，再結(jié)晶區(qū)壓下率為>60%，未再結(jié)晶區(qū)壓下率為> 70再結(jié)晶區(qū)開(kāi)乳溫度大于1050 C，未再結(jié)晶區(qū)開(kāi)乳溫度為900 940 C，終乳溫度為820 880 O ；(3)冷卻工藝終軋后采用連續(xù)層流冷卻，冷卻速率為20 40°C/s，卷取溫度為530 600°C，成品厚度為3 10_。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種650MPa級(jí)低Si含Cr熱軋雙相鋼板及其制造方法，化學(xué)成分為按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.06％～0.15％C、0.05％～0.5％Si、1.0％～1.8％Mn、0.01％～0.08％Als、0.3％～1.5％Cr，并限制P＜0.02％、S＜0.005％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，鋼中鐵素體80％～90％，馬氏體10％～20％，延伸率高于25％，n值大于0.19。工藝為板坯加熱1200±20℃，保溫1-3小時(shí)；采用兩階段控制軋制，再結(jié)晶區(qū)開(kāi)軋溫度大于1050℃，未再結(jié)晶區(qū)開(kāi)軋溫度為900～940℃，終軋溫度為820～880℃。終軋后采用連續(xù)層流冷卻，冷卻速率為20～40℃/s，卷取溫度為530-600℃，成品厚度為3～10mm。本發(fā)明降低了Si，成本低；生產(chǎn)工序簡(jiǎn)化，具有優(yōu)越的力學(xué)性能和成形性能。
文檔編號(hào)C22C38/38GK103031493SQ20111030314
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者董毅, 時(shí)曉光, 劉仁東, 韓斌, 史乃安, 于寧, 王進(jìn)臣, 徐鑫, 李桂艷, 高曉龍 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司