CN101717886A - 抗拉强度650MPa级热轧双相钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗拉强度650MPa级热轧双相钢板及其制备方法。该双相钢板包含的成分及其重量百分比为：C0.05～0.12％、Si0.5～1.2％、Mn1.0～1.6％以及余量的Fe和杂质。该双相钢板的制备方法为：将与所述热轧双相钢板组分相同的钢坯依次进行加热、保温处理，再进行热轧，热轧后进行连续层流冷却，冷却后进行卷取。本发明的双相钢板采用普通低碳-硅锰钢的成分设计，合金成本低廉，性能良好；且其制备工艺简单，生产效率高，可控性好，易于在传统热连轧生产线上实现。

Description

抗拉强度650MPa级热轧双相钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及金属材料制造技术领域的一种钢材及其制备方法，特别涉及一种抗拉强度650MPa级的低碳可连续冷却低温卷取热轧双相钢板及其制造方法。

背景技术

目前，在汽车结构件上广泛应用先进高强钢(AHSS)，以提高行车安全性、燃油经济性和环境友好性，并节约制造成本。因此，高强度汽车用热轧钢板的开发，一直是材料领域研究的热点之一。然而，一般铁素体珠光体钢板的最大抗拉强度约为500MPa，虽然在添加Cu，Ni，Cr或者Nb，V，Ti等合金元素后，其抗拉强度可有所提高，但同时也会使屈服强度和屈强比(屈服强度/抗拉强度)大幅提高，从而使零件的冲压成型极为困难。

为此，人们尝试使用双相钢。双相钢是指由低碳钢或低合金钢经临界区热处理或控制轧制而得到的，主要由铁素体(约70％以上)和少量(约＜30％)马氏体所组成的一种高强度钢，其特点是在软的铁素体基体上弥散分布着坚硬的岛状马氏体。马氏体赋予材料足够的抗拉强度，铁素体则使材料容易屈服变形具有良好的塑性和韧性。因此，双相钢具有低屈服强度，连续屈服，初始加工硬化率高，抗拉强度高等优点，可克服一般先进高强钢难以冲压成型的矛盾。它为汽车减重、高强韧结构件的冲压和简化冲压工艺，开辟了一条崭新的途径。

公开号CN1807670A和CN1807669A的发明专利申请分别提出了一种抗拉强度540MPa级双相钢板和一种抗拉强度600MPa级双相钢板及其制造方法，但这两种双相钢板的抗拉强度均偏低。而公开号CN1566389A的发明专利提出一种超细晶粒低碳低合金双相钢板及其制造方法，但该种钢板在生产时，其两相区轧制易产生混晶，且在低轧制温度下需要强大的轧机能力，一般钢厂难以达到。公开号CN1566389A的发明专利所提出的高强细晶双相钢及其制备方法亦有类似的缺陷。

传统热轧方法生产双相钢，由于合金元素含量多，铁素体生成速度慢。为了保证良好的强度和塑形配合。轧后钢板通常需采用3段式控制冷却工艺。如公开号CN101279330A的发明专利提出了一种抗拉强度700MPa级的热轧双相钢板制造方法，该钢板在轧后的冷却方式为：第1段采用强度较弱的喷水冷却方式使带钢冷却进入铁素体区域，冷速为25～45℃；第2段采用空冷方式，使带钢完成大部分(＞75％)铁素体转变，空冷时间为10～15s；第3段采用强冷的喷水冷却方式，冷速为25～50℃，使未来得及转变的奥氏体转变为马氏体，从而获得一定比例的双相组织。同样，公开号CN1789467A、公开号CN1793400A的发明专利也都提出了一种高抗拉强度的双相钢板及制造方法。但是，上述发明专利虽然均公开了具有高抗拉强度的双相钢板的制备方法，但其采用的分段冷却方式通常有如下缺陷，即，空冷的开始、结束温度难以精确控制，大工厂生产的快节奏也难以保证如此长的空冷时间，且冷却后产品的纵向不均匀性也很突出。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有高抗拉强度和良好塑性，且制备工艺简单，可控性高的低碳热轧双相钢板及其制造方法，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种抗拉强度650MPa级热轧双相钢板，其特征在于，该双相钢板包含的成分及其重量百分比为：C 0.05～0.12％、Si 0.5～1.2％、Mn 1.0～1.6％以及余量的Fe和杂质。

进一步讲，所述双相钢板厚度在1.5～12mm。

所述双相钢板具有铁素体与马氏体双相组织。

所述双相钢板是通过如下方法制备的：

将与所述热轧双相钢板组分相同的钢坯依次进行加热、保温处理，再进行热轧，热轧后进行连续层流冷却，控制冷却速度为18～50℃/s，冷却后进行卷取。

上述抗拉强度650MPa级热轧双相钢板的制备方法，其特征在于，该方法为：

将与所述热轧双相钢板组分相同的钢坯依次进行加热、保温处理，再进行热轧，热轧后进行连续层流冷却，冷却后进行卷取。

具体而言，该方法中，是将所述钢坯加热至1150～1250℃，而后进行保温处理。

所述保温处理的过程持续120～180min。

该方法中，在进行热轧时，控制开轧温度为1050～1150℃，终轧温度为820～880℃。

该方法中，对轧制后的钢板进行冷却速度为18～50℃/s，且终冷温度与卷取温度相同，均为100～300℃。

该方法包括如下具体步骤：

(1)按所述双相钢板组分配置炼钢原料，以转炉或电炉冶炼获得钢水，并连续浇铸成钢坯；

(2)将上述钢坯加热至1150～1250℃，保温时间120～180分钟；

(3)保温后进行热轧，控制开轧温度为1050～1150℃，终轧温度控制为820～880℃；

(4)热轧后进行连续层流冷却，控制冷却速度为18～50℃/s，终冷温度即卷取温度为100～300℃；

(5)冷却后进行卷取。

本发明以普通C-Mn系钢成分为基础，通过添加适量Si元素及采用合适的控轧控冷工艺，开发可于汽车结构件中应用的热轧双相钢板，其微观组织为铁素体与马氏体双相组织，屈服强度为410～480MPa，抗拉强度为670～750MPa，屈强比为0.59～0.70，断后总伸长率为18.0～27.0％，且塑性良好。

本发明化学成分涉及的各个合金元素的作用如下：

C是钢中最主要的固溶强化元素，也是形成马氏体的必要元素。传统的热处理型双相钢一般含碳较高(0.1～0.2％)。但是相关实验表明，碳含量过高往往会造成成型过程中马氏体岛或马氏体/铁素体界面开裂，影响材料塑形。碳含量过少则不能生成足够的马氏体。本发明采用0.05～0.12％的碳含量，其可生成20％左右的马氏体，并且马氏体为位错型马氏体，硬度适中。

Si元素为铁素体形成元素，可以促进铁素体转变时C元素向奥氏体中的扩散，促进先共析铁素体的生成，同时由于Si在Fe₃C中的溶解度低，提高Si元素含量可以阻止珠光体的形成，提高剩余奥氏体的稳定性，本发明采用Si0.5～1.2％。

Mn是重要的固溶强化元素，能够提高奥氏体的稳定性降低铁素体转变温度，有利于细化晶粒，得到低温转变组织。Mn含量太低，不能保证钢板的强度。添加适量的Mn元素(1.0～1.6)将增加至少150MPa的强度。但是Mn含量过高易在钢中产生明显的带状偏析，影响热轧组织的均匀性。考虑到上述因素，本发明采用了Mn含量在1.0～1.6％，其可有效的提升钢材性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的650MPa级热轧双相钢板采用普通低碳-硅锰钢的成分设计，合金成本低廉，性能良好；且本发明的制备工艺中，在热轧时采用奥氏体单相区轧制，轧后产品微观组织均匀，而在冷却过程中采用连续层流冷却方式和适当冷却速度，其生产过程容易在传统热连轧生产线上实现。

附图说明

图1是实施例2中热轧双相钢板的工程应力-应变曲线图；

图2是实施例2中热轧双相钢板中微观组织的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明的内容作进一步说明。

实施例1

该热轧双相钢板包含的化学成分及其重量百分比为：C 0.08％，Si 0.69％，Mn  1.43％，P 0.009％，S 0.0041％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。

该钢板是在Gleeble3800热模拟机上进行模拟轧制实验的，其过程为：

按所述双相钢板组分配置炼钢原料，以转炉或电炉冶炼获得钢水，并连续浇铸成10×15×20mm的实验钢块；

将实验钢块在1200℃保温10min进行奥氏体化；

保温后，进行热轧，粗轧开始温度为1050℃，变形量为0.45，然后分别在900℃、875℃、850℃和825℃实施精轧，精轧变形量分别为0.28、0.2、0.18和0.15，变形速率均为1/s，终轧温度为825℃；

轧后进行连续冷却，并以19.5℃/s的速度冷却至250℃，随后保温10min，最后缓冷至室温。

该热轧双相钢板组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数约为85％，平均晶粒尺寸为8μm。

实施例2

该热轧双相钢板包含的化学成分及其重量百分比与实施例1相同，其厚度规格在10mm，力学性能及组织结构见表1及图1～2。该热轧双相钢板制备过程为：

按所述双相钢板组分配置炼钢原料，以转炉或电炉冶炼获得钢水，并连续浇铸成板坯；

板坯经1200℃加热保温2h；

保温后进行轧制，粗轧开轧温度1078℃，粗轧压下量为0.15，0.20和0.20，精轧开轧温度为963℃，精轧压下量分别为0.28、0.28、0.26、0.18，0.18及0.13，终轧温度为874℃；

轧后经连续层流冷却至200℃并卷取，冷却速度为43.9℃/s。

实施例3

该热轧双相钢板包含的化学成分及其重量百分比与实施例1相同，其制备工艺与实施例2相近，但其精轧开轧温度为971℃，终轧温度为880℃，轧后经连续层流冷却至150℃并卷取，冷却速度为47.6℃/s。该热轧双相钢板的力学性能如表1所示。

对比例

该钢板包含的化学成分及其重量百分比与实施例1相同，其制备工艺为：

将与实施例1所述热轧双相钢板组分相同的钢坯板坯经1200℃加热并保温2小时后，采用同实施例2相同的轧制规程轧成板卷，终轧温度为856℃；层流冷却采用分段冷却制度，前段及后段水冷冷速为65.6℃/s，空冷开始温度约为720℃，空冷时间5s。终冷至200℃卷取，所获得钢板的力学性能如表1所示。

表1.实施例2、3中热轧双相钢板和对比例钢板的力学性能对照

	屈服强度，MPa	抗拉强度，MPa	屈强比	延伸率A80，％
					实施例2	462	675	0.68	26.6
实施例3	412	701	0.59	25.0
					对比例1	347	614	0.57	24.4

由上述实施例及对比例可明显看到，本发明的热轧双相钢板力学性能远远优于现有的各种热轧钢板，且其制备工艺简单，生产效率高，可控性好。

Claims (10)

1.一种抗拉强度650MPa级热轧双相钢板，其特征在于，该双相钢板包含的成分及其重量百分比为：C 0.05～0.12％、Si 0.5～1.2％、Mn 1.0～1.6％以及余量的Fe和杂质。

2.根据权利要求1所述的抗拉强度650MPa级热轧双相钢板，其特征在于，所述双相钢板厚度在1.5～12mm。

3.根据权利要求1或2所述的抗拉强度650MPa级热轧双相钢板，其特征在于，所述双相钢板具有铁素体与马氏体双相组织。

4.根据权利要求1或2所述的抗拉强度650MPa级热轧双相钢板，其特征在于，所述双相钢板是通过如下方法制备的：

将与所述热轧双相钢板组分相同的钢坯依次进行加热、保温处理，再进行热轧，热轧后进行连续层流冷却，控制冷却速度为18～50℃/s，冷却后进行卷取。

5.如权利要求1所述抗拉强度650MPa级热轧双相钢板的制备方法，其特征在于，该方法为：

将与所述热轧双相钢板组分相同的钢坯依次进行加热、保温处理，再进行热轧，热轧后进行连续层流冷却，冷却后进行卷取。

6.根据权利要求5所述的如权利要求1所述抗拉强度650MPa级热轧双相钢板的制备方法，其特征在于，该方法中，是将所述钢坯加热至1150～1250℃，而后进行保温处理。

7.根据权利要求5或6所述的如权利要求1所述抗拉强度650MPa级热轧双相钢板的制备方法，其特征在于，所述保温处理的过程持续120～180min。

8.根据权利要求5所述的如权利要求1所述抗拉强度650MPa级热轧双相钢板的制备方法，其特征在于，该方法中，在进行热轧时，控制开轧温度为1050～1150℃，终轧温度为820～880℃。

9.根据权利要求5所述的如权利要求1所述抗拉强度650MPa级热轧双相钢板的制备方法，其特征在于，该方法中，对轧制后的钢板进行冷却速度为18～50℃/s，且终冷温度与卷取温度相同，均为100～300℃。

10.根据权利要求5所述的如权利要求1所述抗拉强度650MPa级热轧双相钢板的制备方法，其特征在于，该方法包括如下具体步骤：

(1)按所述双相钢板组分配置炼钢原料，以转炉或电炉冶炼获得钢水，并连续浇铸成钢坯；

(2)将上述钢坯加热至1150～1250℃，保温时间120～180分钟；

(3)保温后进行热轧，控制开轧温度为1050～1150℃，终轧温度控制为820～880℃；

(4)热轧后进行连续层流冷却，控制冷却速度为18～50℃/s，终冷温度即卷取温度为100～300℃；

(5)冷却后进行卷取。

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