CN102912235A - 抗拉强度590MPa级热轧双相钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗拉强度590MPa级热轧双相钢及其制造方法。该钢的化学成分按重量百分数计为： C：0.04~0.10%，Mn：1.10~1.50%，Si：0.10~0.20%，Als：0.015~0.070%，P：0.03~0.08%，S≤0.008%，Cr：0.5~1.2%，余量为Fe和不可避免的杂质。该钢的制造方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、精整、板坯加热、热连轧、层流冷却、卷取的步骤。实践证明，该钢具有高的抗拉强度和低屈强比、优良的冷冲压成型和耐疲劳性能，并且其制造方法工艺流程简单，生产成本低廉。

Description

抗拉强度590MPa级热轧双相钢及其制造方法

技术领域

本发明属于钢板生产技术领域，具体地指一种抗拉强度590MPa级热轧双相钢及其制造方法。

背景技术

通过提高钢板强度来减轻车身重量，达到降耗节能，减少环境污染是当今汽车工业研究的重要课题。在不断提高钢板强度的同时，还应具备韧性好、耐疲劳，良好的弯曲和翻边性能。车轮是旋转运动部件，它的减重节能效果是其它部件的1.5倍。通过采用高强度的车轮钢生产车轮，在保证性能要求的同时减轻重量，达到良好的节能环保效果。

国内有众多连铸连轧工艺生产双相钢的案例，但受到连铸连轧生产线大批量排产要求和国内热轧双相钢市场需求量小及规格多的限制，目前市场上主要使用的仍是常规连铸连轧工艺生产的双相钢。热轧双相钢由于具有优良的强度和延展性、低屈强比和高n值等性能，能满足以汽车车轮冲压轮辐为代表的复杂形状部件对高成形性能等各种特性的要求，在汽车制造业得到了较为广泛的应用。热轧双相钢的组织由铁素体和马氏体组织，由于马氏体组织焊接性能差，热轧双相钢一般适用于冲压工艺制造轮辐或其它复杂结构件，不适合制造对焊接性能要求高的零件如轮辋等。

为保证铁素体的充分析出，国内热轧双相钢生产多采用两段冷却工艺。前段层流水冷却后的空冷阶段充分析出铁素体，后段层流水冷却到另一相的转变温度之下获得马氏体（有些是贝氏体）。为保证零件的成形性，马氏体量一般控制在8~25%之间，马氏体量多了，强度过高，成形性能差，不利于复杂零件对成形性的高要求。马氏体量少了，成形性好，但是强度低了，零件的疲劳性能达不到设计要求。所以冷却工艺的制定需综合考虑成形性和强度的匹配。

目前汽车行业普遍使用330~540MPa级别钢种制造车轮，强度普遍偏低，大部分集中在低强度范围，且用材厚度较厚。为适应日益严格的环保和安全法规要求，同时提高自身产品的竞争力，越来越多的汽车厂采用590MPa级双相钢制造车轮轮辐，在保证安全的前提下，降低钢板厚度，减轻车身自重。轮辐是安全件，随车轮在转动，服役条件苛刻，需应付行驶过程中受到的各种径向和轴向冲击、扭转等应力的作用，因此对强度、韧性、疲劳性能要求高。轮辐也是外观件，对表面质量要求高，为了美观，轮辐的外形设计比较复杂，对成形性的要求也高。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种抗拉强度590MPa级热轧双相钢及其制造方法。该热轧双相钢具有高的抗拉强度和低屈强比、优良的冷冲压成型和耐疲劳性能，并且其制造方法工艺流程简单，生产成本低廉。

为实现上述目的，本发明所设计的抗拉强度590MPa级热轧双相钢，其化学成分按重量百分数计为：

C：0.04~0.10%，Mn：1.10~1.50%，Si：0.10~0.20%，Als：0.015~0.070%，P：0.03~0.08%，S≤0.008%，Cr：0.5~1.2%，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，其化学成分按重量百分数计优选为：

C：0.062~0.081%，Mn：1.246~1.323%，Si：0.144~0.19%，Als：0.020~0.054%，P：0.038~0.063%，S≤0.007%，Cr：0.521~0.647%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明抗拉强度590MPa级热轧双相钢的制造方法，按通常纯净钢工艺进行，包括铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、精整、板坯加热、热连轧、层流冷却、卷取的步骤，其特殊之处在于：

所述板坯加热时，加热温度控制在1180~1280℃；

所述板坯粗轧时，出口热温度控制在1040~1140℃；终轧温度控制在800~900℃，卷取温度控制在200~300℃；

所述层流冷却时，前段冷却至600~700℃，再空冷4~12s，后端冷却至230~330℃。

进一步地，所述真空处理时的合金化顺序为：铝铁、锰铁、磷铁、铬铁。

再进一步地，所述前段冷却速度控制为40~50℃/s。

下面对本发明抗拉强度590MPa级热轧双相钢的各元素含量限定和制造工艺限定进行说明。

（1）化学成分

碳是廉价的固溶强化元素。如果其重量百分含量超过0.1%，则冲压成形性会降低；如果其含量小于0.04%，则不能满足材料对强度的要求，所以，将其含量限定在0.04~0.1%范围，优选为在0.062~0.081%范围。

硅是廉价而有效的钢液脱氧元素，是为了维持母材强度、进行预脱氧而添加的，如果其含量小于0.10%，则不能发挥其效果；如果其含量超过0.20%，则会恶化热轧钢板的表面质量，所以，将其重量百分含量限定在0.10~0.20%范围，优选为0.144~0.19%的范围。

锰是提高强度和韧性最有效的元素，可改善钢的强度-延伸平衡性。但是添加多量的锰，会导致增加钢的淬透性，鉴于此，将其重量百分含量上限确定为1.50%，所以，将其含量限定在1.10~1.50%范围，优选为1.246~1.323%的范围。

磷是廉价的固溶强化元素，过量的磷会易引起铸坯中心偏析，但是控制适量的P元素可以提升钢板的强度，为了合理利用磷的作用，将其限定在0.03~0.08%范围，优选为0.038~0.063%的范围。

硫是非常有害的元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对钢板冷弯成形工艺和制造成本的考虑，拟将钢中硫含量控制在0.008%以下。

铝是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0.015%时，不能发挥其效果；另一方面，由于添加多量的铝容易形成氧化铝团块，所以，规定Als上限为0.070%。因此，Als含量限定在0.015~0.070%范围，优选为0.020~0.054%的范围。

铬可缩小奥氏体相区，扩大热轧工艺控制窗口，利于获得马氏体。当Cr含量低于0.5%时，难以发挥效果，当Cr含量高于1.2%时，钢的淬透性大幅增加，钢的脆性增加。综合工艺控制及成本因素考虑，将Cr含量限定在0.5~1.2%，优选为0.521~0.647%的范围。

本发明的抗拉强度590MPa级热轧双相钢在钢的成分设计上采用低碳、低硅，以锰、磷、铬固溶强化元素为主的低合金钢，既保证热轧钢板的高强度，又保证钢板具有较高的拉延性能；在冶炼工艺设计上，从保证钢质和提高钢的纯净度入手，进一步降低钢中硫含量，控制硫化夹杂物的数量及分布，确定出合理的脱氧合金化顺序及炉外精炼工艺；在热连轧工艺设计上，通过转炉复吹和炉外精炼技术（真空处理或硅钙处理）调整钢水合金成分，充分发挥出所加合金化元素的作用，确定出合理的控制轧制和控制轧控冷工艺，通过控制轧制和分段层流冷却工艺使钢板获得铁素体和马氏体双相组织，确保成品钢板的双相组织及机械性能匹配。

（2）制造工艺

为实现本发明的热轧双相钢的铁素体＋马氏体双相组织，本发明采用再加热原始奥氏体组织细化控制；粗轧变形奥氏体再结晶细化控制；精轧大压下累积变形控制；分段层流冷却的组织细化控制技术，来实现钢优良综合性能。实践证明，本发明方法生产出的抗拉强度为590MPa级的热轧双相钢板，具有如下优点：（1）屈强比低，在正拉延、反拉延时回弹小；（2）不出现明显的屈服点降低、变形初期的加工硬化率大；（3）抗拉强度与延展性匹配好，具有室温延迟失效和高的烤漆硬化性。

附图说明

图1为本发明抗拉强度590MPa级热轧双相钢的金相组织结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的抗拉强度590MPa级热轧双相钢及其制造方法作详细说明。

表1为本发明具体实施例钢的化学成分重量百分比（余量为Fe及不可避免的杂质）。

表1

上述实施例钢的制造方法为：在炼钢厂90吨和250吨转炉上进行顶底复合吹炼，采用铁水脱硫技术，使铁水中的S≤0.005%；炉后出钢1/3时开始加铁合金，出钢2/3时加入完毕，合金化顺序：铝铁→锰铁→磷铁→铬铁，使用加铝机加铝线进行终脱氧，在真空处理时进行成分微调，使钢中的化学成分满足表1的要求；再将钢水浇注成230~250mm×1050~2150mm断面的板坯。然后将板坯送至热轧厂，在2250mm轧机上进行热连轧，将其轧制成热轧板卷，再进行精整；先将连铸板坯加热到1180~1280℃进行粗轧，结束温度为1040~1140℃，再进行精轧，终轧温度为800~900℃，带钢轧后的控制冷却采用两段层流冷却的方式，前段采用40~50℃/s冷速冷却到600~700℃，再空冷4~12s，后端冷却至230~330℃，最后在200~300℃范围内卷取。轧制钢卷在精整线进行表面质量检查，并进一步控制好板形，最终得到2~6mm的热轧卷。

上述各实施例钢对应的力学性能试验结果见表2。

表2：

采用光学显微镜对本发明的实施例钢板的显微组织进行观察，其金相组织结构如图1所示，可以发现其组织为铁素体＋马氏体，晶粒度为12级。

表2显示：本发明产品的实际力学性能范围为：下屈服强度330~530MPa，抗拉强度590~750MPa，伸长率20~31%，屈强比0.49~0.75，宽冷弯(d=0.5a)检验为合格，表明钢板具有良好的综合机械性能。

Claims (5)

1.一种抗拉强度590MPa级热轧双相钢，其特征在于：它的化学成分按重量百分数计为：C：0.04~0.10%，Mn：1.10~1.50%，Si：0.10~0.20%，Als：0.015~0.070%，P：0.03~0.08%，S≤0.008%，Cr：0.5~1.2%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的抗拉强度590MPa级热轧双相钢，其特征在于：它的化学成分按重量百分数计为：C：0.062~0.081%，Mn：1.246~1.323%，Si：0.144~0.19%，Als：0.020~0.054%，P：0.038~0.063%，S≤0.007%，Cr：0.521~0.647%，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.一种权利要求1所述抗拉强度590MPa级热轧双相钢的制造方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、精整、板坯加热、热连轧、层流冷却、卷取的步骤，其特征在于：

所述板坯加热时，加热温度控制在1180~1280℃；

所述板坯粗轧时，出口热温度控制在1040~1140℃；精轧时终轧温度控制在800~900℃，卷取温度控制在200~300℃；

所述层流冷却时，前段冷却至600~700℃，再空冷4~12s，后端冷却至230~330℃。

4.根据权利要求3所述抗拉强度590MPa级热轧双相钢的制造方法，其特征在于：所述真空处理时的合金化顺序为：铝铁、锰铁、磷铁、铬铁。

5.根据权利要求3所述抗拉强度590MPa级热轧双相钢的制造方法，其特征在于：所述前段冷却速度控制为40~50℃/s。

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