專利名稱：一種650MPa級低Si含Cr熱軋雙相鋼板及其制造方法
技術領域：
本發明屬于軋鋼技術領域，特別涉及到一種抗拉強度達到650MPa級的低Si含Cr熱軋雙相鋼板及其制造方法。本發明的雙相鋼板主要適用于汽車領域。
背景技術：
近年來，隨著汽車工業的迅速發展，優化汽車構件的先進制造技術和減輕結構質量成為各方關注的焦點，特別是由于燃料和原材料成本原因及環保法規對汽車排放的嚴格限制，使汽車結構輕量化顯得日益重要。據研究，車重每減輕10 %，可節省燃油3 % 7 %。實現汽車結構的輕量化最主要的方法是采用輕體材料。在早期的汽車制造中，汽車沖壓件多采用普通的低碳鋼，為了減輕車重，人們開發了低合金高強度鋼(HSLA)，但是這種材料塑性低，導致了沖壓成型困難。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度鋼相比，具有更優越的力學性能和成形性能，因而可廣泛應用于汽車工業。
目前各鋼廠和研究機構已開發出多個級別的熱軋雙相鋼板，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)，使鋼材分別出現表面質量較差、成分較高等問題，很難打入市場；另一大缺陷為終軋后冷卻路徑復雜，導致鋼板的性能波動較大，且對于S1-Mn系熱軋雙相鋼而言，還存在卷取溫度較低，對卷取設備的要求較高等問題。這些都對熱軋雙相鋼板的大規模生產應用產生較大影響。公開號為CN101717886A的專利中提出了一種抗拉強度為650MPa級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簡單，但其成分中Si含量較高，這將導致鋼板出現表面質量問題，同時其卷取溫度較低(低于300°C )，這又要求卷取設備具有較強的卷取能力，而傳統熱連軋機組的卷取能力達不到要求。公開號為CN1807670A、CN1807669A和CN101880825A的專利中也出現類似問題。公開號為CN1793400A的專利中提到的熱軋雙相鋼板的生產方法則是在終軋后采用分段冷卻工藝，這將導致冷卻工藝的復雜難以控制，從而影響到鋼板最終組織和性能的均勻性。而公開號為CN1970813A的專利中提到的熱軋雙相鋼的生產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。鑒于上述問題，開發成本低，且采用簡單冷卻路徑和中溫卷取方法生產的熱軋雙相鋼板成為當前趨勢。
發明內容
針對熱軋雙相鋼板生產的現存問題，本發明提供了一種低成本、易生產、綜合性能良好的650MPa級低Si含Cr熱軋雙相鋼板及其制造方法。本發明以C-S1-Mn系熱軋雙相鋼成分為基礎，在降低Si含量的同時，添加一定量的Cr元素，并在軋后采用簡單冷卻路徑，獲得強度級別達到650MPa，顯微組織為鐵素體與馬氏體的雙相鋼板。本發明的化學成分為，按質量百分數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。最終組織中鐵素體體積分數為80% 90%，馬氏體體積分數為10% 20%，鋼板的延伸率高于25%，η值大于O. 19。本發明的650MPa級低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，保溫時間1_3小時；(2)軋制工藝采用兩階段控制軋制，再結晶區壓下率> 60%未再結晶區壓下率> 70再結晶區開乳溫度大于1050 C，未再結晶區開乳溫度為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。本發明鋼板成分主要作用為C :主要是形成所需數量的馬氏體和保證鋼的強度。考慮焊接性等，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，最優范圍為O. 06% O. 15%。S1:可以擴大Fe-C相圖的α + Υ區，有利于保持雙相鋼強度、延性等性能的穩定性和重現性。Si還加速碳向奧氏體的偏聚，對鐵素體中的固溶碳有“清除”和“凈化”作用。然而，Si含量過高會給熱軋表面質量和涂鍍帶來麻煩。本發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量，因此最優成分設為O. 05% O. 5%。
Mn:是典型的奧氏體穩定化元素，顯著提高鋼的淬透性，并起到固溶強化和細化鐵素體晶粒的作用，可顯著推遲珠光體轉變以及貝氏體轉變。但Mn含量過高，在推遲珠光體轉變的同時，也推遲鐵素體的析出，使“速度窗口 ”變小，貝氏體區右移，使鋼對工藝條件的敏感性變大。因此，選定Mn含量為1.0% 1.80%。Al :對臨界區加熱時奧氏體形態的影響與Si相似，即Al也促使馬氏體呈纖維狀形態，Al還可以形成AlN析出，起到一定的細化晶粒作用。Al的最優范圍為O. 01 % O. 08%。P :能使馬氏體島的形態發生顯著變化，使馬氏體島尺寸變細小，且均勻分布。P的另一影響是提高α相的形成溫度，擴大形成α相的溫度范圍。但P過剩添加，則加工性惡化，因此將其上限定為O. 02% .S :通過形成MnS等硫化物夾雜，成為裂紋的起點而使加工性能惡化，因此含量越少越好，將其上限定為O. 005%。Cr :是中強碳化物形成元素，顯著提高鋼的淬透性，不僅能強烈推遲珠光體轉變和貝氏體轉變，而且擴大了“卷取窗口”。Cr雖是弱固溶強化元素，但能增大奧氏體的過冷能力，從而細化組織、得到強化效果。此外Cr可以促進碳向奧氏體擴散，并可降低鐵素體的屈服強度，更有利于獲得低屈服強度的雙相鋼。Cr的最優范圍為O. 3% 1. 5%。本發明中，為了降低Si對鋼板表面的影響，采用了低Si成分設計，但Si對鐵素體含量具有很大的促進作用，降低Si含量，很可能導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其影響。熱軋時，在奧氏體再結晶區進行較大的變形，使奧氏體發生再結晶從而細化晶粒，而在未再結晶區則通過較大的變形獲得足夠的應變累積，同時在軋后采用連續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，并簡化了冷卻工藝。而若要在較高的溫度區間內進行卷取，則必須保證奧氏體的穩定性，除了工藝上的調整外，加入適當的奧氏體化穩定元素是必要的，因此本發明中加入了適當含量的Cr元素。總之，合理的成分設計和控軋控冷工藝的相互配合是本發明得以實現的關鍵。本發明的650MPa級雙相鋼板有益效果為由于本發明成分中Si含量較低，減小了 Si對鋼板表面的影響，同時成分中只加入一定量的Cr元素，用以保證奧氏體的穩定性，與傳統中溫卷取型熱軋雙相鋼的成本相比大大降低；由于軋后采用連續冷卻工藝，而非傳統的復雜分段冷卻工藝，使生產工序簡化，易于進行；同時，冷卻后采用中溫卷取，降低了對卷取設備的要求；軋后采用連續冷卻工藝還提高了鋼板長度方向上組織和性能的穩定性，避免了由于分段冷卻而帶來的鋼板的組織和性能不均性；與現有技術的雙相鋼相比具有更優越的力學性能和成形性能。
具體實施例方式發明實施例如下將按質量百分數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和不可避免雜質的厚度為60mm的試驗坯加熱到1200±20°C，保溫2小時后在Φ500 二輥可逆式熱軋機組上進行兩階段控軋，再結晶區壓下率為>60%，未再結晶區壓下率為> 70% ;再結晶區開軋溫度大于1050°C，未再結晶區開軋溫度為900 940°C，終軋溫度為820 880°C。終軋后采用連續冷卻，冷卻速率為20 40°C /s，卷取溫度為530 600°C，成品厚度為3 10_。下面通過本發明的幾個最佳實施例說明本發明的技術效果。其具體成分、溫度制度及鋼板的組織及性能見表1-3。表I本發明實施例的化學成分(wt，% )
權利要求
1.一種650MPa級低Si含Cr熱軋雙相鋼板,其特征在于,化學成分為，按質量百分數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。
2.根據權利要求1所述的一種650MPa級低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數為80 % 90 %，馬氏體體積分數為10 % 20 %，鋼板的延伸率高于25%，η值大于O. 19。
3.一種用于權利要求1所述的一種650MPa級低Si含Cr熱軋雙相鋼板的制造方法,其特征在于，采用權利要求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，保溫時間1-3小時；(2)軋制工藝采用兩階段控制軋制，再結晶區壓下率為>60%，未再結晶區壓下率為> 70再結晶區開乳溫度大于1050 C，未再結晶區開乳溫度為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
本發明公開一種650MPa級低Si含Cr熱軋雙相鋼板及其制造方法，化學成分為按質量百分數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，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；采用兩階段控制軋制，再結晶區開軋溫度大于1050℃，未再結晶區開軋溫度為900～940℃，終軋溫度為820～880℃。終軋后采用連續層流冷卻，冷卻速率為20～40℃/s，卷取溫度為530-600℃，成品厚度為3～10mm。本發明降低了Si，成本低；生產工序簡化，具有優越的力學性能和成形性能。
文檔編號C22C38/38GK103031493SQ20111030314
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者董毅, 時曉光, 劉仁東, 韓斌, 史乃安, 于寧, 王進臣, 徐鑫, 李桂艷, 高曉龍 申請人:鞍鋼股份有限公司