專利名稱：一種高塑性780MPa級(jí)冷軋雙相鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種高塑性780MI^級(jí)冷軋雙相鋼及其制備方法，屬于汽車用冷軋高強(qiáng)度鋼板技術(shù)領(lǐng)域，特別用于汽車用防撞件及加強(qiáng)件。
背景技術(shù)：
降低油耗與提高車身安全性是汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。減輕汽車自重是降低油耗的有效途徑，這就要求使用厚度更薄的鋼板。然而鋼板減薄必然導(dǎo)致汽車車身安全性能的降低，為緩解這類矛盾，使用高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度鋼板是車身設(shè)計(jì)的必由之路。在鋼中引入硬質(zhì)相是鋼鐵強(qiáng)化的有效方法，雙相鋼就是在這種復(fù)合強(qiáng)化理論基礎(chǔ)上誕生的高強(qiáng)鋼。雙相鋼(Dual Phase Meel，簡(jiǎn)稱DP)顯微組織由多邊形鐵素體與< 20% 的島狀馬氏體組成。鐵素體提供了鋼的延性，馬氏體則提供了強(qiáng)度。雙相鋼具有低屈強(qiáng)比、 高初始加工硬化指數(shù)、高均勻伸長(zhǎng)率、連續(xù)屈服等良好的成形特性。這使得雙相鋼成為汽車用高強(qiáng)鋼的首選材料之一。冷軋雙相鋼需要通過(guò)連續(xù)退火方式將鋼帶加熱到鐵素體奧氏體兩相區(qū)，在后續(xù)的快速冷卻中使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。高的C、Mn含量是穩(wěn)定奧氏體并提高雙相鋼強(qiáng)度的重要因素。傳統(tǒng)的780MI^級(jí)冷軋雙相鋼具有較高的C含量，這必然帶來(lái)至少兩個(gè)不良影響 一是碳當(dāng)量過(guò)高而影響焊接性能；二是鋼中名義碳含量增加導(dǎo)致延伸率惡化。但是降低C 含量又會(huì)導(dǎo)致兩相區(qū)處理后奧氏體的穩(wěn)定性不足。在連續(xù)退火后期的快冷過(guò)程中，馬氏體的轉(zhuǎn)化率不高，最終影響鋼的強(qiáng)度。為解決這些矛盾，新日鐵、JFE、寶鋼等企業(yè)專門建設(shè)了水淬快冷的連續(xù)退火生產(chǎn)線，在其他成分不變化的情況下，可以將780MPa級(jí)冷軋雙相鋼的碳含量由傳統(tǒng)的0. 15Wt%降低到0. lWt%。但是對(duì)于目前普遍使用的高速噴氣冷卻連續(xù)退火生產(chǎn)線，這種方法并不現(xiàn)實(shí)?；谝陨犀F(xiàn)狀，必須尋找一種新的780MI^級(jí)雙相鋼的合金成分，在新的合金成分體系下，確定精確的合金含量和與之相匹配的合理熱軋工藝、冷軋壓下率、連續(xù)退火工藝、 平整延伸率等，使高速噴氣冷卻方式的780MPa級(jí)冷軋雙相鋼具有低的碳當(dāng)量，高的強(qiáng)度和優(yōu)異的伸長(zhǎng)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是基于常規(guī)噴氣冷卻連續(xù)退火生產(chǎn)方法，提供一種高塑性780MPa級(jí)汽車用冷軋雙相鋼及其制備方法，使得冷軋雙相鋼在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度級(jí)別的基礎(chǔ)上，具有更好的焊接性和塑性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明一種高塑性780MI^級(jí)冷軋雙相鋼的化學(xué)成分重量百分比為C，0. 06% -0. 08% ；Si,1.0% -1. 3 % ；Mn, 2. 1 % -2. 3 % ;P ^ 0. 01 % ； S^O. 01% ；Alt，0. 02% -0. 07% ；N ^ 0. 005% ；余量為!^e 及不可避免雜質(zhì)。獲得足夠淬硬的馬氏體是提高雙相鋼強(qiáng)度的有效方法，C、Mn元素在馬氏體中的富集是淬硬馬氏體獲得的必要條件。而獲得低C的“純凈”鐵素體是雙相鋼塑性的有效方法。基于上述需求，兩相區(qū)退火時(shí)，讓C、Mn原子在奧氏體中充分偏聚是有效利用名義C、Mn的良好方法。通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算，Si元素是在鐵素體中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C、Mn在鐵素體中的溶解度，Si在鐵素體中的溶解在很大程度上提高了 C、Mn在鐵素體中的化學(xué)勢(shì)。兩相區(qū)退火時(shí)，在化學(xué)勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下，C、Mn原子充分向奧氏體中擴(kuò)散并聚集于奧氏體中。本發(fā)明設(shè)計(jì)的780MPa級(jí)冷軋雙相鋼采用高Si驅(qū)動(dòng)C、Mn向奧氏體中擴(kuò)散，使得C、 Mn在馬氏體中的強(qiáng)化作用得到充分發(fā)揮，因此可以將鋼中名義C含量顯著降低。本發(fā)明一種高塑性780MPa級(jí)冷軋雙相鋼的生產(chǎn)方法的工藝過(guò)程包括鐵水預(yù)處理 —轉(zhuǎn)爐一LF精煉處理一RH-TOP真空精煉一熱軋一冷軋一連續(xù)退火一平整工藝，控制如下技術(shù)參數(shù)熱軋工藝參數(shù)連鑄坯加熱溫度，1220 1280°C ；終軋溫度，860 920°C ；卷取溫度，640 7000C ο冷軋壓下率控制在50% -70% ；連續(xù)退火工藝控制如下A.冷硬態(tài)帶鋼經(jīng)1 19s加熱至250°C實(shí)現(xiàn)預(yù)熱，其加熱速度12°C /s 17°C /
SoB.經(jīng)250s-300s進(jìn)一步加熱到810°C 830°C，其加熱速度約為2°C/s 3°C/s。C.在 810°C 830°C保溫 90s 120s。D.經(jīng)2 40s冷卻至640°C 660°C，冷卻速度約為3°C /s 5°C /s。Ε.經(jīng)5s 7s的高速噴氣冷卻至250°C 270°C。F.在250°C 270°C保溫300s-400s進(jìn)行過(guò)時(shí)效處理。平整延伸率控制在0. 5% 士0. 1%。冶煉采用鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐一LF精煉處理一RH-TOP真空精煉處理的技術(shù)路線。入爐主原料要求0.005%。轉(zhuǎn)爐冶煉1、終點(diǎn)目標(biāo)成分C% :0. 03-0. 05%, 0. 010%, 0. 010%。2、終點(diǎn)目標(biāo)溫度第一爐，1670-1690°C ；連澆，1660_1680°C。出鋼及脫氧合金化1、采用Al-Fe脫氧，參考加入量為4kg/t。2、出鋼過(guò)程中每爐加入800kg小粒白灰和200kg螢石，出鋼前期就開(kāi)始加入渣料， 隨鋼流加入，出鋼1/5前加入所有渣料。3、采用Si-Mn配Si，不足的Mn用微碳Mn-Fe補(bǔ)齊。4、出鋼下渣量彡80_。5、出鋼時(shí)間彡4分鐘。LF 精煉1、到站預(yù)吹氬3分鐘后測(cè)溫、取樣。2、爭(zhēng)取在供電12_15min分鐘內(nèi)形成白渣及終渣IFe < 1. 0%，渣量按1. 6噸-2. 2 噸控制，保持爐內(nèi)還原性氣氛，強(qiáng)攪拌脫硫。
3、采用硅鐵調(diào)Si，微碳Mn-Fe調(diào)Mn，Al-Fe調(diào)Al。RH-TOP 精煉1、真空精煉采用脫氣處理模式處理。2、RH抽真空循環(huán)3分鐘后，測(cè)溫、取樣。3、采用Al粒調(diào)Al。最后一批料調(diào)完后的循環(huán)時(shí)間不少于％iin。熱軋工藝參數(shù)為連鑄坯加熱溫度，1220 1280°C ；終軋溫度，860 920°C ；卷取溫度，640 700 0C ο冷軋壓下率控制在50% -70% ；連續(xù)退火工藝控制如下A.冷硬態(tài)帶鋼經(jīng)1 19s加熱至250°C實(shí)現(xiàn)預(yù)熱，其加熱速度12°C /s 17°C /
SoB.經(jīng)250s-300s進(jìn)一步加熱到810°C 830°C，其加熱速度約為2°C/s 3°C/s。C.在 810°C 830°C保溫 90s 120s。D.經(jīng)2 40s冷卻至640°C 660°C，冷卻速度約為3°C /s 5°C /s。Ε.經(jīng)5s 7s的高速噴氣冷卻至250°C 270°C。F.在250°C 270°C保溫300s-400s進(jìn)行過(guò)時(shí)效處理。平整延伸率控制在0. 5% 士0. 1%。上述高Si低C的780MPa級(jí)冷軋雙相鋼生產(chǎn)的實(shí)施特征熱軋工藝連鑄坯加熱溫度1250士30°C ；終軋溫度890士30°C ；卷取溫度 670 士 30 "C。卷取溫度的高低對(duì)雙相鋼熱軋中間組織和力學(xué)性能具有較大影響。采用高溫終軋與高溫卷取，熱軋板的組織為尺寸粗大的多邊形鐵素體晶粒與發(fā)育充分的珠光體，該顯微組織具有相對(duì)低的屈服強(qiáng)度。這使得在冷軋變形時(shí)軋制力減小。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)如果采用低于840°C的終軋溫度及低于630°C的卷取溫度，熱軋板容易出現(xiàn)針狀鐵素體或貝氏體組織， 熱軋板的屈服強(qiáng)度將增加50MPa-80MPa，且加工硬化強(qiáng)烈。冷軋工藝此發(fā)明根據(jù)不同的帶鋼厚度規(guī)格，將冷軋壓下率控制在50% -70%之間。連續(xù)退火實(shí)施步驟及特征如下A.冷硬態(tài)帶鋼經(jīng)15s 19s加熱至250°C ；該過(guò)程為預(yù)熱，其加熱速度相對(duì)較快， 為12°C /s 17°C /s，目的是縮短加熱時(shí)間。該過(guò)程中，冷變形鐵素體發(fā)生回復(fù)。B.隨后帶鋼經(jīng)250s-300s進(jìn)一步加熱到810°C 830°C ；該過(guò)程實(shí)現(xiàn)冷軋鐵素體組織的再結(jié)晶，并且珠光體先轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體并向鐵素體長(zhǎng)大。該加熱速度約為2°C /s 3°C /
SoC.隨后在810°C 830°C保溫90s 120s ；該過(guò)程實(shí)現(xiàn)部分奧氏體化，鐵素體中的 C、Mn元素向奧氏體中轉(zhuǎn)移并在奧氏體中均化。該過(guò)程鋼中的顯微組織為15% 25%的鐵素體，75% 85%的奧氏體。D.隨后經(jīng)25s 40s冷卻至640°C 660°C;冷卻速度約為3°C /s 5°C /s,為緩慢冷卻。該過(guò)程使得奧氏體部分轉(zhuǎn)移為鐵素體，C、Mn等元素進(jìn)一步向奧氏體中聚集。緩慢冷卻結(jié)束時(shí)，鋼中奧氏體的含量約為15% 25%。
E.隨后經(jīng)k 7s的高速噴氣冷卻至250°C 270°C。該過(guò)程避免奧氏體分解轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w或者析出滲碳體，并使得奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)榇阌驳鸟R氏體F.在250°C 270°C保溫300s-400s進(jìn)行過(guò)時(shí)效處理，該過(guò)程對(duì)淬硬的馬氏體島進(jìn)行低溫回火以改善雙相鋼的綜合力學(xué)性能。G.過(guò)時(shí)效處理后進(jìn)行終冷和水冷到室溫，該過(guò)程鋼中無(wú)組織轉(zhuǎn)變。為獲得適合的表面粗糙度和屈服強(qiáng)度，本發(fā)明采用0.5% 士0. 的平整延伸率對(duì)帶鋼進(jìn)行平整。本發(fā)明的效果本發(fā)明780MPa級(jí)冷軋雙相鋼通過(guò)常規(guī)噴氣冷卻連續(xù)退火生產(chǎn)線生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求不苛刻。并且具有較低的C當(dāng)量，其焊接性能優(yōu)異，不僅利于工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的焊接而且有利于沖壓件在車身上的焊接；其伸長(zhǎng)率高出普通780MPa級(jí)雙相鋼 3% _5%，具有良好的成形性能。


圖1為本發(fā)明780MPa級(jí)冷軋雙相鋼的連續(xù)退火熱處理示意圖。圖2為本發(fā)明780MPa級(jí)冷軋雙相鋼的顯微組織照片(采用苦味酸偏重亞硫酸鈉溶液浸蝕)?；液谏珵殍F素體基體；亮白色為馬氏體島。
具體實(shí)施例A試驗(yàn)鋼種化學(xué)成分如表1表1本發(fā)明試制鋼的化學(xué)成分(Wt% )
權(quán)利要求
1.一種高塑性780MI^級(jí)冷軋雙相鋼，其特征在于化學(xué)成分重量百分比為C， 0. 06 % -0. 08 % ；Si, 1. 0 % -1. 3 % ；Mn, 2. 1 % -2. 3 % ;P ^ 0. 01 % ;S ^ 0. 01 % ；Alt, 0. 02% -0. 07% ；N ^ 0. 005% ；余量為!^e及不可避免雜質(zhì)。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的780MI^級(jí)冷軋雙相鋼的生產(chǎn)方法，工藝過(guò)程包括鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐一LF精煉處理一RH-TOP真空精煉一熱軋一冷軋一連續(xù)退火一平整工藝，其特征在于，控制如下技術(shù)參數(shù)熱軋工藝參數(shù)連鑄坯加熱溫度，1220 1280°C ；終軋溫度，860 920°C ；卷取溫度， 640 700"C。冷軋壓下率控制在50% -70% ； 連續(xù)退火工藝步驟控制如下A.冷硬態(tài)帶鋼經(jīng)1 19s加熱至250°C實(shí)現(xiàn)預(yù)熱，其加熱速度12°C/s 17°C /s。B.經(jīng)250s-300s進(jìn)一步加熱到810°C 830°C，其加熱速度約為2V/s 3°C /s。C.在810°C 830°C保溫 90s 120s。D.經(jīng)25s 40s冷卻至640°C 660°C，冷卻速度約為3°C/s 5°C /s。 Ε.經(jīng)k 7s的高速噴氣冷卻至250°C 270°C。F.在250°C 270°C保溫300s_400s進(jìn)行過(guò)時(shí)效處理。 平整延伸率控制在0.5% 士0. 1%。
全文摘要
一種高塑性780MPa級(jí)冷軋雙相鋼及其制備方法，化學(xué)成分重量百分比為C，0.06％-0.08％；Si，1.0％-1.3％；Mn，2.1％-2.3％；P≤0.01％；S≤0.01％；Alt，0.02％-0.07％；N≤0.005％；余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。熱軋工藝參數(shù)為連鑄坯加熱溫度，1250±30℃；終軋溫度，890±30℃；卷取溫度，670±30℃；冷軋壓下率，50％-70％；控制連續(xù)退火工藝。優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)調(diào)整合金成分，基于常規(guī)噴氣冷卻連續(xù)退火方式，有效地降低了鋼的C當(dāng)量，并且提高了鋼的延伸率，可帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C22C38/06GK102212745SQ201110148618
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者喬建軍, 劉光明, 劉再旺, 劉廣會(huì), 吳寧寧, 尉冬, 朱國(guó)森, 滕華湘, 熊愛(ài)明, 王海全, 鄺霜, 陳波 申請(qǐng)人:首鋼總公司