CN102839329A - 一种抗拉强度450MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗拉强度450MPa级汽车用冷轧双相钢钢板及其制备方法，所述的双相钢的化学成分质量百分数为：C：0.03-0.06%、Si：0.2-0.3%、Mn：1.4-1.6% 、Cr：0.1~0.3%、Ti：0.003~0.020%， Als：0.020-0.060%、P≤0.01%、S≤0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明与现有技术相比，所生产的汽车用高强度冷轧双相钢板，屈服强度为200MPa~250MPa，抗拉强度为440MPa~500MPa， 延伸率为26％～32％。

Description

一种抗拉强度450MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于双相钢及其制备方法，特别属于抗拉强度450MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法。

背景技术

高强度钢板的开发适应节约型社会发展的趋势，是钢铁材料当前乃至以后的重要发展方向。双相钢由于具有较高的强度、良好的延展性、低屈强比、高的初始加工硬化速率以及较好的焊接性能，在汽车制造业得到了广泛的应用。目前国内外钢铁企业均已开展了不同级别的双相钢的开发。

冷轧双相钢在汽车超轻钢车身-先进概念车上的应用成果表明，用双相钢替代原有钢材后在减重、节能、提高安全性、降低排放等方面都展现了广阔的前景，同时也预示了车用钢板的发展趋势。

低牌号冷轧双相钢的开发具有重要的意义，在取代低合金高强钢、高强IF钢以及双相钢系列化方面有突出的作用。在汽车结构件应用方面，相比低合金高强钢，主要有如下优点：初始屈服点低、初始加工硬化速率高，屈强比低，具有良好的强度和延性匹配，更好的应***化性、高的撞击吸能和良好的抗凹性，同时不需添加贵金属Nb，可降低成本；相比碳素结构钢，其优点：具有高强度、高韧性，即具有很好的强度和韧性配合，具有较低屈强比、较高的延伸率和很高的初始加工硬化率，具有良好的焊接性能、高的烘烤硬化性能及撞击吸能。在汽车覆盖件应用方面，相比烘烤硬化钢，主要有如下优点：抗时效稳定性较好，保证高强度的同时，烘烤硬化性能较高，在相同强度级别的前提下，DP钢板更薄，为汽车轻量化减重效果更明显，同时双相钢的初始加工硬化速率较高，成形后具有较高的屈服强度，使得零件具有较好的抗凹性能，是汽车覆盖件的理想材料。因此450MPa级冷轧双相钢是将来汽车轻量化覆盖件用钢的最佳材料，同时也是汽车普通结构件的最佳选材。对于450MPa级别的冷轧双相钢来说，目前国内外还未相关报道资料。

发明内容

本发明所要解决的第1个技术问题是提供一种抗拉强度450MPa级汽车用冷轧双相钢钢板。

本发明所要解决的第2个技术问题是上述钢板的制备方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种抗拉强度450MPa级汽车用冷轧双相钢钢板，其化学成分质量百分数为：C：0.03-0.06%、Si：0.2-0.3%、Mn：1.4-1.6% 、Cr：0.1~0.3%、Ti：0.003~0.020%， Als：0.020-0.060%、P≤0.01%、S≤0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯或模铸生产铸锭；

（2）铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1100~1250℃加热，由粗轧机进行5-20道次轧制，热轧到30-50mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至目标厚度后在500-700℃范围内进行卷取成钢卷；

（3）酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为50~75%，轧至目标厚度。

（4）连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先缓慢加热至170℃后，快速升温至760~800℃，也可直接快速升温至760~800℃，保温90~120s，以5~7℃/s的速度冷至650~680℃后以45-60℃/s的冷却速度快速冷却至在290~320℃，过时效处理300~500s后冷至室温。

所述的缓慢加热，即以5-15℃/s的速度进行加热。

所述的快速升温是指以加热炉最大功率进行升温。

本发明中：

C：最有效的强化元素，是形成马氏体的主要元素，钢中碳含量决定了双相钢的强度和马氏体的形貌；但是，保证具有良好的焊接性能和较高的延伸率，尤其是应用于覆盖件需要较高的凸缘翻边性能时，要求较低的碳含量，所以本发明中C的重量百分比控制在0.03-0.06%较低范围。

Si：铁素体的固溶强化元素，加速碳向奥氏体的偏聚，对铁素体中的固溶碳有清除和净化作用，有助于提高双相钢的延性。但是为了避免因Si含量过高在钢板表面形成的高熔点氧化物而影响钢板表面质量，尽量降低钢中的硅含量，所以本发明Si重量百分含量控制在0.2-0.3%。

Mn：属于典型奥氏体稳定化学元素，能够显著提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可显著推迟珠光体转变和贝氏体转变。但Mn作为扩大奥氏体区的元素，当高的锰含量推迟珠光体转变的同时，也会推迟铁素体的析出；而锰含量太低又容易引起珠光体转变，所以本发明Mn重量百分比含量控制在1.4～1.6%。

Cr：中强碳化物形成元素，显著提高钢的淬透性，能强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变，而且扩大了卷取窗口。Cr虽为弱固溶强化元素，但能增加奥氏体的过冷能力，从而细化组织，起到强化作用。同时Cr的适量添加，可以降低双相钢的屈强比，改善马氏体的分布，进而提高延伸率；但是过高的Cr含量，会使钢的淬透性大大提高，从而使强度大大增加，恶化了钢的成形性与焊接性。因此较佳的Cr含量应控制在0.1~0.30%以内。

Als：Al在双相钢中所起的作用与Si相似，同时Al还可形成AlN析出，起到一定的细化晶粒的作用。少量Al的存在，保证强度性能的前提下，可使双相钢的延伸性能提高。所以本发明Al重量百分比含量控制在0.020%-0.060%。

P、S：为减少钢中有害杂质对钢的冲压性能的不良影响，严格控制钢中的P、S的含量。

Ti：析出强化元素，对铁素体基体有强化作用，有助于提高铁素体的强度，降低铁素体与马氏体组织的强度差，从而提高钢的凸缘延伸性能。但是为了避免因Ti含量过高，使得其热导率下降而影响铸坯及其加工过程中的表面质量，同时过高的Ti含量也形成大量的夹杂物，所以本发明Ti重量百分含量控制在小于等于0.003~0.020%。

本发明的主要特点：由于成分设计中Si含量合适，有助于铁素体中固溶碳的析出，净化铁素体，提高了双相钢的延性。屈强比低，强韧化匹配好，冲压性能良好，初始加工硬化率高，并且本发明未使用合金元素，大大提高双相的综合力学性能，并降低了成本。同时极少的C含量，与添加少量的Ti含量，大大提高其凸缘翻边成形性能，可以应用汽车覆盖件。

本发明与现有技术相比，所生产的汽车用高强度冷轧双相钢板，屈服强度为200MPa~250MPa，抗拉强度为440MPa~500MPa， 延伸率为26％～32％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

实施例1：

钢的化学成分（质量百分比）C：0.03%，Mn：1.6%，Si：0.21%，Cr：0.28%，Ti：0.0035%，Als：0.02%，余量为铁和不可避免的杂质。

其制备工艺为：

（1）冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯或模铸生产铸锭；

（2）铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1100~1250℃加热，由粗轧机进行5-20道次轧制，热轧到30-50mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至目标厚度后在500-700℃范围内进行卷取成钢卷；

（3）酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为50~75%，轧至目标厚度。

（4）连续退火：

将酸轧后的试样，采用Multipas连续退火模拟器模拟连续退火工艺，先缓慢加热至170℃后，快速升温至800℃，保温120s，以6.5℃/s的速度冷至680℃后以50℃/s的冷却速度快速冷却至在320℃，过时效处理480s后冷至室温。得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为220MPa，抗拉强度455MPa，延伸率32%，n值为0.22。

实施例2：

钢的化学成分（质量百分比）C：0.045%，Mn：1.5%，Si：0.26%，Cr：0.20%，Ti：0.01%，Als：0.04%余量为铁和不可避免的杂质。

其制备方法除退火工艺外，其余与实施例1相同。

将酸轧后的试样，采用Multipas连续退火模拟器模拟连续退火工艺，先缓慢加热至170℃后，快速升温至780℃，保温100s，以5℃/s的速度冷至660℃后以60℃/s的冷却速度快速冷却至在290℃，过时效处理360s后冷至室温。得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为230MPa，抗拉强度465MPa，延伸率30%，n值为0.22。

实施例3：钢的化学成分（质量百分比）C：0.055%，Mn：1.45%，Si：0.28%，Cr：0.25%，Ti：0.015%，Als：0.04%余量为铁和不可避免的杂质。

其制备方法除退火工艺外，其余与实施例1相同。

慢加热至170℃后，快速升温至760℃，保温90s，以5.5℃/s的速度冷至650℃后以45℃/s的冷却速度快速冷却至在290℃，过时效处理360s后冷至室温。得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为235MPa，抗拉强度485MPa，延伸率29%，n值为0.21。

实施例4：钢的化学成分（质量百分比）C：0.06%，Mn：1.40%，Si：0.28%，Cr：0.10%，Ti：0.018%，Als：0.06%余量为铁和不可避免的杂质。

其制备方法除退火工艺外，其余与实施例1相同。

将酸轧后的试样，采用Multipas连续退火模拟器模拟连续退火工艺，先缓慢加热至170℃后，快速升温至760℃，保温90s，以7.0℃/s的速度冷至650℃后以45℃/s的冷却速度快速冷却至在290℃，过时效处理360s后冷至室温。得到的冷轧双相钢板产品屈服强度为245MPa，抗拉强度495MPa，延伸率26%，n值为0.21。

Claims (5)

1.一种抗拉强度450MPa级汽车用冷轧双相钢钢板，其化学成分质量百分数为：C：0.03-0.06%、Si：0.2-0.3%、Mn：1.4-1.6% 、Cr：0.1~0.3%、Ti：0.003~0.020%， Als：0.020-0.060%、P≤0.01%、S≤0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.权利要求1所述的抗拉强度450MPa级汽车用冷轧双相钢钢板本的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯或模铸生产铸锭；

（2）铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1100-1250℃加热，由粗轧机进行5-20道次轧制，热轧到30-50mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至目标厚度后在500-700℃范围内进行卷取成钢卷；

（3）酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为50~75%，轧至目标厚度;

（4）连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先缓慢加热至170℃后，快速升温至760-800℃，保温90-120s，以5-7℃/s的速度冷至650-680℃后以45-60℃/s的冷却速度冷却至在290-320℃，过时效处理300-500s后冷至室温。

3.根据权利要求2所述的抗拉强度450MPa级汽车用冷轧双相钢钢板本的制备方法，其特征在于：

所述的缓慢加热，即以5-15℃/s的速度进行加热；

所述的快速升温是指以加热炉最大功率进行升温。

4.权利要求1所述的抗拉强度450MPa级汽车用冷轧双相钢钢板本的制备方法，依次包括以下步骤：

（1）冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯或模铸生产铸锭；

（2）铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1100-1250℃加热，由粗轧机进行5-20道次轧制，热轧到30-50mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至目标厚度后在500-700℃范围内进行卷取成钢卷；

（3）酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为50~75%，轧至目标厚度;

（4）连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，快速升温至760-800℃，保温90-120s，以5-7℃/s的速度冷至650-680℃后以45-60℃/s的冷却速度冷却至在290-320℃，过时效处理300-500s后冷至室温。

5.根据权利要求4所述的抗拉强度450MPa级汽车用冷轧双相钢钢板本的制备方法，其特征在于：

所述的快速升温是指以加热炉最大功率进行升温。