CN103451523A - 一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢及其生产方法，通过热轧及分段控制冷却工艺，得到具有多边形铁素体与马氏体双相组织的钢板。该双相钢化学组分及重量百分含量为：C：0.07%~0.10%；Si：0.20%~0.50%；Mn：1.20%~1.50%；P：≤0.03%；S：≤0.03%；Nb：0.08%~0.11%，其余为Fe及不可避免杂质。双相钢的生产方法包括：按照双相钢的化学组分配料；真空感应炉冶炼，钢水浇注成钢锭；将钢锭加热后开始轧制；采用两阶段控制轧制；轧制后采用分段冷却工艺，最后送至板卷库。本发明钢板强度和韧性匹配好，钢板抗拉强度高，屈强比低，冲压性能好。

Description

一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢及其生产方法

技术领域：

本发明涉及高强细晶热轧双相钢及其生产方法，特别是一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢及其生产方法。

背景技术：

钢铁材料在21世纪仍然是主要的结构材料, 高性能化和低成本化是未来钢铁材料的发展方向，也是经济可持续发展的必要前提。随着现代汽车向高安全性、经济环保、高寿命等方向发展，对汽车板的强度、成形性、耐蚀性提出了越来越高的要求。热轧双相钢以其高强度和高成形性能已广泛地用于制造汽车加强板、车轮、底盘、保险杠、车体各种框架等构件。可减轻重量20～30％，符合汽车材料轻量化、高性能、安全环保节能的发展主题，逐渐成为汽车用钢的首选钢种之一。双相钢是指低碳钢或低碳合金钢经过临界区热处理或控制轧制工艺而得到的，主要由铁素体F+少量（体积分数小于20%）马氏体（M）组成的先进高强度钢（AHSS，Advanced High-Strength Steel）。普通的高强钢是通过控制轧制细化晶粒，并通过微合金元素的碳氮化物的析出来强化基体，而双相钢是在纯净的铁素体晶界或晶内弥散分布着较硬的马氏体相，因此其强度与韧性得到了很好的协调。

双相钢力学性能特点：(1) 应力—应变曲线无不连续屈服现象；(2)具有高的加工硬化速率，尤其是初始加工硬化速率；(3) 低的屈服强度和高的抗拉强度；(4)较高的延伸率。

在现有公开的相关专利文献中，铁素体马氏体双相钢有以下特点：（1）添加较多的Si元素和Cr、Mo等合金元素，如：中国专利公开（公告）号CN102766812A， 公开的一种700MPa级低屈强比热轧双相钢钢板及其制造方法。Si含量较高时热轧板表面质量控制难度加大, 添加Cr、Mo等合金元素，成本高；（2）采用三段式冷却工艺，如：中国专利公开（公告）号CN102703815A，公开的一种600MPa级热轧双相钢及其制备方法。由于其对冷却工艺要求较高，采用三段式冷却工艺，工业生产受到限制。

综上可以看出，现有的热轧双相钢及生产方法存在各种缺陷。因此，开发制备工艺简单，成本廉价，表面质量和机械性能良好的铁素体马氏体双相钢已成为普遍关注的重点。

发明内容：

本发明提供了一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢及其生产方法，通过热轧及分段控制冷却工艺，得到具有多边形铁素体与马氏体双相组织的钢板。

一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢，其化学组分及重量百分含量为：C：0.07%~0.10%；Si：0.20%~0.50%；Mn：1.20%~1.50%；P：≤0.03%；S：≤0.03%；Nb：0.08%~0.11%，其余为Fe及不可避免杂质。

所述一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢，具有以下力学性能：

屈服强度480~540MPa，抗拉强度700~750MPa，延伸率18~25%，屈强比小于0.75。

所述的一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢，具有多边形铁素体与弥散分布的马氏体组织和少量残余奥氏体。

一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢的生产方法，该方法包括以下步骤：

a.按照一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢的化学组分及重量百分含量配料；

b.将配好的合金在真空感应炉冶炼，炉内通入保护气体Ar气，钢水浇注成钢锭；

c.将钢锭加热至1200~1250℃，保温2~3h后开始轧制；

d.采用两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区轧制温度范围为950~1050℃，控制奥氏体再结晶区变形量在60%；奥氏体未再结晶区轧制温度范围为850~950℃，控制奥氏体非再结晶区变形量50%~60%,终轧温度为840~880℃；

e.轧制后采用分段冷却工艺，第一阶段：终轧后，以45℃/s的速度冷却至700℃；第二阶段：在空气中待温10~15s，最后以100℃/s~150℃/s的速度冷却至400~450℃后卷取，送至板卷库。

本发明与现有同类技术相比，其显著的有益效果体现在：

1.由于在简单的C-Si-Mn系钢中只添加了合金元素Nb，成本低廉；

2.钢成分中Si含量按重量百分比低于0.50%， 保证了钢板表面质量和涂镀性能；

3.钢板强度和韧性匹配好，钢板抗拉强度高，屈强比低，冲压性能好。

本发明成分设计特点是低Si含Nb，其作用和强化机理如下：

硅：Si是铁素体/马氏体双相钢中常用的固溶强化元素，能够强化铁素体基体，缩小铁素体/马氏体两相硬度差；另外，Si是非碳化物形成元素，能够抑制渗碳体的形成，阻碍珠光体相变，扩大铁素体相变温度区间，从而扩大轧制和冷却温度窗口，有利于生产工艺的实现。但Si含量高会造成钢的表面质量控制难度加大，同时，钢板的镀性能差。所述热轧双相钢的Si含量按重量百分比在0.10~0.50%范围内，保证了钢板表面质量和镀性能。

铌：Nb是碳氮化物形成元素，主要作用为：轧制和冷却过程中细小碳氮化铌析出，显著提高钢的强度。已有双相钢中除添加Nb元素以外，通常还添加了具有同样作用的Ti、V等元素，此类元素添加量多时，虽然能够提高钢的强度，但损害了钢的成型性能。所述热轧双相钢只添加按重量百分比在0.06~0.11%的Nb元素，在提高强度同时也保证了钢的成形性。

附图说明：

图1是一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢的生产方法轧制和冷却工艺条件示意图。

图中，T：一次冷却后辊道上待温温度；t：一次冷却后辊道上待温时间；C1：终轧后冷却速度；C2：辊道上待温后超快冷冷却速度；F：铁素体；P：珠光体；MS_：：马氏体开始转变点。

具体实施方式：

下面结合附图通过实施例具体描述本发明。

一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢及其生产方法，将配制好的合金经50kg真空感应加热炉冶炼成钢锭，其化学成分重量百分数为C：0.08%；Si：0.40%；Mn：1.40%；P：≤0.03%；S：≤0.03%；Nb：0.10%，其余为Fe及不可避免杂质。在实验室450轧机上完成热轧。轧制工艺为：将钢锭加热至1200~1250℃，保温1h后开始轧制；奥氏体再结晶区轧制温度范围为1100~1150℃，控制奥氏体再结晶区变形量控制在50%；奥氏体非再结晶区轧制温度范围为880~980℃，控制奥氏体非再结晶区变形量60%；终轧温度为840~880℃；终轧后温度在850℃，随后以45℃/s的速度冷却至700℃；在空气中待温10~15s，最后以70℃/s~100℃/s的速度冷却至450~520℃后卷取，送至板卷库。

Claims (3)

1.一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢，其特征是该双相钢化学组分及重量百分含量为：

C：0.07%~0.10%；Si：0.20%~0.50%；Mn：1.20%~1.50%；P：≤0.03%；S：≤0.03%；Nb：0.08%~0.11%，其余为Fe及不可避免杂质；

所述一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢，具有以下力学性能：

屈服强度480~540MPa，抗拉强度700~750MPa，延伸率18~25%，屈强比小于0.75。

2.根据权利要求1所述的一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢，其特征是该双相钢具有多边形铁素体与弥散分布的马氏体组织和少量残余奥氏体。

3.权利要求1所述的一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢的生产方法，其特征是该方法包括以下步骤：

a.按照一种含铌高强细晶700MPa级热轧双相钢的化学组分及重量百分含量配料；

b.将配好的合金在真空感应炉冶炼，炉内通入保护气体Ar气，钢水浇注成钢锭；

c.将钢锭加热至1200~1250℃，保温2~3h后开始轧制；

d.采用两阶段控制轧制，奥氏体再结晶区轧制温度范围为950~1050℃，控制奥氏体再结晶区变形量在60%；奥氏体未再结晶区轧制温度范围为850~950℃，控制奥氏体非再结晶区变形量50%~60%，终轧温度为840~880℃；

e.轧制后采用分段冷却工艺，第一阶段：终轧后，以45℃/s的速度冷却至700℃；第二阶段：在空气中待温10~15s，最后以100℃/s~150℃/s的速度冷却至400~450℃后卷取，送至板卷库。

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