專利名稱：：冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種帶鋼及其制造工藝，尤其涉及一種冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼及其制造工藝。
背景技術(shù)：
：汽車(chē)工業(yè)出于減重的需要，要求使用更薄的鋼板；同時(shí)，出于對(duì)安全的要求，必須使用高強(qiáng)度鋼板，以保證足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因此，高強(qiáng)鋼在汽車(chē)制造業(yè)有較好的應(yīng)用前景。其中，抗拉強(qiáng)度在780Mpa左右的高強(qiáng)度雙相鋼用量最大，因?yàn)檫@種強(qiáng)度級(jí)別的鋼，在強(qiáng)度和成形性兼顧較好。為了提高雙相鋼的強(qiáng)度，鋼中必須加入較高的碳和合金元素，以保證鋼具有一定的淬硬性。但在添加了較高的合金元素后，鑄造過(guò)程中容易發(fā)生嚴(yán)重的成分偏析，造成后續(xù)的材料由于成分不均勻和組織不均勻，出現(xiàn)帶狀組織和力學(xué)性能的不均勻和不同方向上力學(xué)性能的較大差異。帶狀組織在抗拉強(qiáng)度590Mpa以上的高強(qiáng)鋼中就比較嚴(yán)重，如何消除帶狀組織，獲得組織分布均勻的冷軋雙相鋼是高強(qiáng)度鋼需要解決的重要問(wèn)題。磷化性是指汽車(chē)用鋼板在涂漆前進(jìn)行的表面磷化處理，目的是改善涂漆的附著力和表面質(zhì)量。通常要求磷化膜組織均勻致密。高強(qiáng)鋼由于添加了較多的合金元素，表面會(huì)富集這些合金元素，有時(shí)高達(dá)十幾倍。表面合金元素富集做出表面形成氧化膜，不利于磷化過(guò)程的均勻反應(yīng)，易造成磷化膜粗大、疏松等缺陷，不符合汽車(chē)制造的要求。磷化性能差也是高強(qiáng)度鋼在汽車(chē)制造方面的常見(jiàn)問(wèn)題。鋼的帶狀組織主要是成分偏析引起的，偏析則發(fā)生于鋼水凝固過(guò)程中，首先析出凝固的鋼水成分和后續(xù)析出的成分含量不一樣，溶解在鋼水中的合金元素濃度會(huì)越來(lái)越高(或越來(lái)越低)，最終造成凝固的組織中先凝固的部分和后凝固的部分合金元素含量差別非常大。成分偏析的區(qū)域在熱軋過(guò)程中被變形拉長(zhǎng)，最終形成帶狀組織。帶狀組織通常含有高的合金元素，并且由于這些合金元素?cái)U(kuò)散困難，很難通過(guò)加熱消除，合金元素的富集吸引碳也富集在同樣區(qū)域，造成雙相鋼淬火后形成呈帶狀分布的又硬又脆的馬氏體，對(duì)性能的危害較大。磷化性能主要與合金元素表面富集有關(guān)，在通常的退火條件下，合金元素?cái)U(kuò)散到表面，和保護(hù)氣氛中的氧反應(yīng)，形成氧化膜，阻礙了磷化液和鐵的正常反應(yīng)，造成磷化膜粗大或者疏松，影響后續(xù)的涂漆的附著性能，使之不符合汽車(chē)制造的要求。通過(guò)査新檢索到連續(xù)退火生產(chǎn)的強(qiáng)度約為780Mpa的冷軋雙相鋼的發(fā)明專利如下專利號(hào)為CA2526488的化學(xué)成分為0.05-0.09%C，0.4-1.3%Si，2.5-3.2%的Mn，可以選擇添加0.05-0.5%的Mo或者0.05-2的Ni，《0.05%P，S《0.08*Ti-3.43*N+0.004，《0.006%N，0.005-0.10%A1，《0.045%Ti,也可以添加-O.04%Nb或者《0.0015%B，可以添加Ca進(jìn)行處理；其它為Fe和不可避免雜質(zhì)組成。要求貝氏體含量大于7%,Pcm《0.3，通過(guò)Ar3以上溫度熱軋，70(TC以下巻取，冷軋、700-90(TC之間退火，550-70(TC開(kāi)始快速冷卻，最終獲得強(qiáng)度最小為780Mpa的高強(qiáng)度鋼。該鋼具有局部變形能力強(qiáng)，焊接區(qū)域硬度低的特點(diǎn)。該鋼設(shè)計(jì)采用了較高的Mn含量，必然會(huì)造成嚴(yán)重的帶狀組織，從而造成力學(xué)性能的不均勻性；另外，加入了高M(jìn)n的情況下，又加入了比較多的Si，提高碳的活度，加劇C在富Mn區(qū)的偏聚，既不利于獲得均勻的組織，也不利于磷化性能。專利號(hào)為EP1659191A1介紹了一種抗拉強(qiáng)度大于780Mpa的高強(qiáng)度鋼的制造方法，其化學(xué)成分為0.04-0.13%C，0.30-1.2%Si，1.0-3.5%Mn，最多不超過(guò)0.04X的Cu，《0.01%S，《0.07%A1，《0.05%Ti，《0.05%Nb，此夕卜單獨(dú)加0.02-0.5%Cr或0.05-0.3Mo或0.05-0.5Ni或0.0005-0.02%B，其它為Fe和不可避免雜質(zhì)組成。該發(fā)明鋼經(jīng)熱軋、450-65(TC巻取、770-880。C退火、10-50。C/s冷卻到i34(TC以下，可以獲得780Mpa以上的抗拉強(qiáng)度的雙相鋼。該鋼具有10%以上的馬氏體體積含量，馬氏體強(qiáng)度高達(dá)8Gpa，具有好的碰撞抗沖擊性能。該發(fā)明鋼加入了較多的合金，Mn的上限很高，又加入了比較多的Si，加劇C在富Mn區(qū)的偏聚，既不利于獲得均勻的組織，也不利于磷化性能。專利號(hào)為US20040238082A1介紹了一種擴(kuò)孔性好的高強(qiáng)鋼的制造方法，其化學(xué)成分為0.04-0,1%C，0.5-1.5%Si，1.8-3%Mn，《0.020%P,《0.01%S，0.01-0.1%A1，《0.005%N，其它為Fe和不可避免雜質(zhì)組成。該鋼在Ar3-870。C之間熱軋，620。C以下巻取，750-870。C退火，550-750。C開(kāi)始快冷，快冷速率》10(TC/s，快冷終止溫度低于300°C，最終獲得抗拉強(qiáng)度在780Mpa以上，擴(kuò)孔率至少為60%的冷軋高強(qiáng)鋼。該鋼設(shè)計(jì)釆用了較高的Mn含量，易形成帶狀組織，從而造成力學(xué)性能的不均勻性；另外，加入了高M(jìn)n的情況下，又加入了比較多的Si，加劇C在富Mn區(qū)的偏聚，既不利于獲得均勻的組織，也不利于磷化性能。專利號(hào)為US20050167007A1介紹了一種高強(qiáng)度鋼板的制造方法，其化學(xué)成分為0.05-0.13%C，0,5-2.5%Si，0.5-3.5%Mn，0.05-l%Cr，0.05-0.6%Mo，《0.1%A1，《0.005%S，《0.01%N，《0.039&P，添加0.005-0.05%Ti或者0.005-0.05%Nb或者0.005-0.2XV。該鋼經(jīng)Ar3溫度以上熱軋，450-700'C巻取，退火后以100°C/s的冷速?gòu)?00-60(TC冷卻淬火，然后在180-450。C之間回火。最終得到抗拉強(qiáng)度780Mpa的擴(kuò)孔率高于50%的高強(qiáng)鋼。該鋼設(shè)計(jì)采用較高M(jìn)n含量和并且未對(duì)合金元素總量加以限制，必然會(huì)造成嚴(yán)重的帶狀組織，不能確保組織均勻性，從而造成力學(xué)性能的不均勻；另外，加入了比較多的Si，加劇C在富Mn區(qū)的偏聚，既不利于獲得均勻的組織，也不利于磷化性能。表l本發(fā)明和現(xiàn)有其它發(fā)明的成分對(duì)照表(wt%):專<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2本發(fā)明和現(xiàn)有其它發(fā)明的成分對(duì)照表續(xù)表(Wt%):<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>以上專利均未對(duì)鋼中的帶狀組織和磷化性能做任何說(shuō)明，表明這些專利的發(fā)明目標(biāo)均不是解決高強(qiáng)鋼中帶狀組織和磷化性能不良的問(wèn)題。根據(jù)冶金原理，按照以上專利的設(shè)計(jì)也不能有效消除高強(qiáng)度雙相鋼中常見(jiàn)的帶狀組織和磷化性差的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，是通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，獲得抗拉強(qiáng)度780Mpa的冷軋高強(qiáng)度雙相鋼，消除該強(qiáng)度級(jí)別常見(jiàn)的帶狀組織，獲得均勻分布的馬氏體和均勻的力學(xué)性能，同時(shí)，通過(guò)成分設(shè)計(jì)，提高該級(jí)別雙相鋼的磷化性，使其符合汽車(chē)制造的要求。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明鋼針對(duì)高強(qiáng)度雙相鋼中的帶狀組織和磷化性能差的問(wèn)題，通過(guò)適當(dāng)?shù)某煞衷O(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，在不增加任何附加工序的情況下，有效消除帶狀組織和磷化性差的問(wèn)題。具體措施是，控制合金元素添加總量和多種合金元素復(fù)合添加。首先，控制合金元素總量，選擇較低的含碳量范圍，從而降低C在鋼中的富集程度，減少帶狀組織傾向；選擇較低的Mn含量添加，降低這個(gè)雙相鋼中主要合金元素量可以有效降低出現(xiàn)帶狀組織的傾向，和對(duì)磷化性的不良影響；添加一定量的Mo，彌補(bǔ)Mn含量低造成的淬透性下降，同時(shí)，Mo不發(fā)生表面富集不降低磷化性；在成分設(shè)計(jì)中嚴(yán)格限制Si的添加，減少由于Si改變C原子活度引起的C原子的偏聚，有利于降低帶狀組織形成傾向。限制合金元素總量，Cr的添加量視Mn、Mo的添加量而增減；通過(guò)以上措施可以大大降低帶狀組織產(chǎn)生的傾向和磷化性變差的傾向；多合金元素添加，一方面可以降低單個(gè)合金元素添加量，另一方面，添加的合金元素有意在熔點(diǎn)上拉開(kāi)差距，本發(fā)明中的合金元素熔點(diǎn)高低次序?yàn)镸o〉Cr〉Fe〉Mn。在凝固過(guò)程中，富Mo和富Cr相先析出，富Mn相后析出，避免了同時(shí)析出，減輕了合金元素同時(shí)析出時(shí)的高度富集，可以有效降低帶狀組織形成的傾向。在工藝方面，采用了較低的巻取溫度，細(xì)化晶粒，使得在冷軋過(guò)程中，由于晶粒取向不同，轉(zhuǎn)動(dòng)方向和角度不同，使帶狀組織分散；采用了較高的退火保溫溫度，有利于含碳量的稀釋，避免了帶狀組織，同時(shí)快速冷卻到700-750°C就以更高的冷卻速率冷卻到30(TC以下，有效避免了碳的偏聚和帶狀組織的形成。最終的產(chǎn)品中，由于Si、Mn含量低，合金元素表面富集大大低于高Si、高M(jìn)n的情況，獲得不錯(cuò)的磷化性能。本發(fā)明鋼選擇化學(xué)成分范圍的原因如下C:提高馬氏體的強(qiáng)度，影響馬氏體的含量，對(duì)強(qiáng)度影響很大，同時(shí)，含碳量提高對(duì)焊接性不利，因此，選擇含碳量在0.05-0.12^%之間，如果低于0.05%，強(qiáng)度不夠；如果高于O.12%，焊接性下降，另外過(guò)高的碳會(huì)造成帶狀組織比較明顯。Si:在鋼中起到提高延伸率的作用，Si提高碳的活度，會(huì)促進(jìn)C在富Mn區(qū)的偏聚，增加形成帶狀組織的傾向。另外，Si容易在表面富集形成氧化膜，為了提高磷化性，對(duì)含Si量的上限進(jìn)行控制，要求《0.1wtW。Mn:可提高鋼的淬透性，有效提高鋼的強(qiáng)度，但對(duì)焊接不利。Mn在鋼中偏析，在熱軋過(guò)程中容易被軋制成成帶狀分布的Mn富集區(qū)，形成帶狀組織，不利于最終雙相鋼的組織均勻性。此外，Mn易在鋼板表面富集，形成氧化膜，影響磷化性，因此，選取的含量為1.2-1.8w線，低于1.2%鋼的淬透性不足，強(qiáng)度不夠；高于1.8%，易產(chǎn)生帶狀組織，對(duì)磷化不利。Mo:可提高鋼的淬透性，有效提高鋼的強(qiáng)度;Mo不在鋼的表面富集，不影響磷化性，故添加O.15-0.35X的Mo。低于O.15X的Mo，作用不明顯，Mo的價(jià)格比較高，所以上限定為0.35%。Cr:可提高鋼的淬透性，為了保證淬透性，可以添加Cr，但要求Mn+Cr+Mo《2.4%,高于2.4%會(huì)造成強(qiáng)度偏高，塑性下降，帶狀明顯及磷化性下降。P:在鋼中為雜質(zhì)元素，要求《0.015wtM。S:在鋼中為雜質(zhì)元素，要求《0.01wtW。Al:在鋼中起到了脫氧作用和細(xì)化晶粒的作用，要求A1:0.015-0.065wt%。N:在鋼中為雜質(zhì)元素，要求《0.005wt呢。Nb:為析出強(qiáng)化元素，起到調(diào)節(jié)強(qiáng)度的作用，要求分布在0.015-0.035wt%之間，過(guò)低對(duì)強(qiáng)度增加不明顯，過(guò)高則塑性下降較多。綜上所述，本發(fā)明冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼的化學(xué)成分包括C:0.05-0.12wt%Si:《0.lwt%Mn:1.2-1.8wt%Mo:0.15-0.35wt%Cr:Mn+Cr+Mo《2.4wt%P:《0.015wt%S:《0.01wt%N:《0.005wt%Nb:0.015-0.035wt%Al:0.015-0.065wt%其它為Fe和不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼的化學(xué)成分優(yōu)選方案如下C:0.06-0.10wt%Si:《0.03wt%Mm1.4-1.6wt%Mo:0.2-0.3wt%Cr:Mn+Cr+Mo《2.0wt%P:《0.01wt%S:《0.005wt%N:《0.003wt%Nb:0.02-0.03wt%Al:0.03-0.06wt%其它為Fe和不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼的制造工藝如下熱軋通過(guò)Ar3以上溫度熱軋，軋后快速冷卻，巻取溫度500650°C;冷軋35-80%壓下率；退火780-880。C保溫，快速冷卻到750-65(TC之間，以不小于30°C/s速度冷卻到30(TC以下，經(jīng)過(guò)200-300。C回火100-300s后，再經(jīng)過(guò)0-0.65^平整。本發(fā)明冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼制造工藝的優(yōu)選方案如下熱軋通過(guò)Ar3以上溫度熱軋，軋后快速冷卻，巻取溫度540600°C，冷軋40-60%壓下率退火800-86(TC保溫，以不小于10°C/s冷速冷卻到750-700'C之間，再以40-100°C/s速度冷卻到270。C以下，經(jīng)過(guò)200-27(TC回火100-300s后，再經(jīng)過(guò)0-0.6%平整。本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明鋼的組織中，馬氏體分布均勻，無(wú)明顯帶狀組織；按照本發(fā)明可以制造出強(qiáng)度高于780Mpa以上的高強(qiáng)度雙相鋼鋼，延伸率好，不同方向取樣的力學(xué)性能非常接近，力學(xué)性能均勻性良好，有利于雙相鋼的成形性；本發(fā)明鋼的表面磷化膜細(xì)小致密，可以提供良好的附著力和耐腐蝕性能。本發(fā)明解決了高強(qiáng)度雙相鋼的帶狀組織和磷化性差的致命問(wèn)題，完全符合汽車(chē)制造等領(lǐng)域?qū)Ω邚?qiáng)度雙相鋼在強(qiáng)度和成型性方面的要求。具體實(shí)施方式以下表格為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，其中表3為本發(fā)明鋼的化學(xué)成分，Al-A5為本發(fā)明專利鋼序號(hào)，本發(fā)明鋼的工藝情況如表4所示，本發(fā)明鋼經(jīng)冶煉、熱軋、冷軋、退火和平整后得到的強(qiáng)度如表5所示。從表5可以看出，按照本發(fā)明可以制造出強(qiáng)度高于780Mpa以上的高強(qiáng)度雙相鋼，其延伸率好，不同方向取樣的力學(xué)性能非常接近，因此力學(xué)性能均勻性良好。可見(jiàn)，通過(guò)本發(fā)明適當(dāng)?shù)某煞衷O(shè)計(jì)，改良的退火冷卻工藝條件，可以獲得組織均勻的高強(qiáng)度雙相鋼鋼板，力學(xué)性能非常均勻，有利于雙相鋼的成形性。本發(fā)明解決了高強(qiáng)度雙相鋼的帶狀組織和磷化性差的致命問(wèn)題，并且力學(xué)性能優(yōu)良，因此，本發(fā)明在成分設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)上和最終獲得的結(jié)果等各方面不同于現(xiàn)有發(fā)明或者優(yōu)于現(xiàn)有發(fā)明。表3本發(fā)明鋼的化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4發(fā)明鋼的關(guān)鍵工藝過(guò)程參數(shù)及力學(xué)性能對(duì)照<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表5發(fā)明鋼的性能橫向取樣拉伸縱向取樣拉伸<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.一種冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼，其特征在于C0.05-0.12wt％Si≤0.1wt％Mn1.2-1.8wt％Mo0.15-0.35wt％CrMn+Cr+Mo≤2.4wt％P≤0.015wt％S≤0.01wt％N≤0.005wt％Nb0.015-0.035wt％Al0.015-0.065wt％其它為Fe和不可避免雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求l所述的冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼，其特征在于所述C:0.06-0.10wt%Si:《0.03wt%Mn:1.4-1.6wt%Mo:0.2-0.3wt%Cr:Mn+Cr+Mo《2.0wt%P:《0.01wtQ/c)S:《0.005wt%N:《0.003wt%Nb:0.02-0.03wt%Al:0.03-0.06wt%其它為Fe和不可避免雜質(zhì)。3.如權(quán)利要求1所述的冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼的制造工藝，其特征在于熱軋通過(guò)Ar3以上溫度熱軋，軋后快速冷卻，巻取溫度500650。C;冷軋35-80%壓下率退火780-88(TC保溫，快速冷卻到750-65(TC之間，以不小于30°C/s速度冷卻到30(TC以下，經(jīng)過(guò)200-300。C回火100-300s后，再經(jīng)過(guò)0-0.6%平整。4.如權(quán)利要求3所述的冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼的制造工藝，其特征在于熱軋通過(guò)Ar3以上溫度熱軋，軋后快速冷卻，巻取溫度54060(TC;冷軋40-60%壓下率退火800-86(TC保溫，以不小于1(TC/s冷速冷卻到750-70CrC之間，再以40-100°C/s速度冷卻到270。C以下，經(jīng)過(guò)200-270。C回火100-300s后，再經(jīng)過(guò)0-0.6%平整。全文摘要本發(fā)明涉及一種冷軋高強(qiáng)度雙相帶鋼及其制造工藝，此帶鋼包括C0.05-0.12wt％，Si≤0.1wt％，Mn1.2-1.8wt％，Mo0.15-0.35wt％，CrMn+Cr+Mo≤2.4wt％，P≤0.015wt％，S≤0.01wt％，N≤0.005wt％，Nb0.015-0.035wt％，Al0.015-0.065wt％，其它為Fe和不可避免雜質(zhì)，其制造工藝主要包括熱軋、冷軋和退火。通過(guò)本發(fā)明可獲得抗拉強(qiáng)度780MPa的冷軋高強(qiáng)度雙相鋼，消除該強(qiáng)度級(jí)別常見(jiàn)的帶狀組織，提高該級(jí)別雙相鋼的磷化性。文檔編號(hào)C22C38/12GK101153369SQ20061011655公開(kāi)日2008年4月2日申請(qǐng)日期2006年9月27日優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日發(fā)明者朱曉東,李旭飛申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司