CN105779874B - Cr‑Nb系780MPa级热轧双相钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Cr‑Nb系780MPa级热轧双相钢,该钢的化学成分重量百分比如下:C:0.06~0.09%,Si:0~0.20%,Mn:1.50~1.90%,P:0~0.015%,S:0~0.004%,Als:0.020~0.060%,Cr:0.30~0.49%,Nb:0.015~0.035%,其余为Fe及不可避免的杂质;该钢的生产方法的冷却步骤采用三段式控冷工艺,控制第一段冷却速度为80~180℃/s,冷却至610~740℃,控制第二段冷却速度为3~8℃/s,冷却至570~690℃,控制第三段冷却速度为30~70℃/s,冷却至50~250℃,且控制冷却水水温为10~25℃。本发明所生产的抗拉强度780MPa级热轧双相钢能有效的获得铁素体+马氏体双相组织,材料的下屈服强度380~635MPa、抗拉强度≥780MPa,延伸率能够达到A50mm≥16%,180°横向弯曲试验D=1a合格,屈强比≤0.60。产品具备高强度和低屈强比的特点。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术,具体地指一种Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢及其生产方法。
背景技术
随着汽车轻量化工作的开展,高强度热轧汽车用钢的需求量不断扩大。组织结构为铁素体+马氏体的热轧双相钢由于具有高强度、低屈强比的特点,在汽车车轮、保险扛等零件上已逐步取代普通汽车结构用钢,应用量逐步加大。
因热轧双相钢性能优良,对此,国内各钢厂均在开展相关方面的研究工作。各钢厂装备、技术、原料等参差不齐,生产过程中所用的合金元素种类、用量、工艺都不尽相同,现有的热轧双相钢在满足相应力学性能要求的前提下,难以兼顾高强度、低屈强比及冷成型性能。如:中国专利申请号CN201210411202公开了一种抗拉强度780MPa级热轧双相钢板及其制造方法,该钢板成分为:C:0.07%~0.12%、Si:0.2%~0.7%、Mn:1.0%~1.8%、Als:0.02%~0.08%、Cr:0.5%~1.2%、Nb:0.02%~0.05%、Ti:0.01%~0.03%、P<0.02%、S<0.005%,余量为Fe;该钢板制造方法的要点是:将80~230mm厚的连铸板坯加热到1220±20℃,保温2~4小时;采用两阶段控制轧制,再结晶区轧制开轧温度>1050℃,未再结晶区终轧温度840~920℃,成品厚度2.5~6mm;终轧层流冷却,冷速20~40℃/s,卷取温度500~600℃。上述热轧双相钢板在生产过程中卷取温度过高,从金相组织转变规律上看,无法得到马氏体组织,不能满足汽车用钢对高强度、低屈强比及良好冷成型性能的要求。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢及其生产方法,该热轧双相钢强度高、屈强比低,冷成型性能优良。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢,该钢的化学成分重量百分比如下:C:0.06~0.09%,Si:0~0.20%,Mn:1.50~1.90%,P:0~0.015%,S:0~0.004%,Als:0.020~0.060%,Cr:0.30~0.49%,Nb:0.015~0.035%,其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步地,该钢的化学成分重量百分比如下:C:0.06~0.09%,Si:0.09~0.15%,Mn:1.55~1.90%,P:0.009~0.014%,S:0.003~0.004%,Als:0.040~0.049%,Cr:0.38~0.41%,Nb:0.021~0.035%,其余为Fe及不可避免的杂质。
一种上述Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产方法,包括冶炼、真空处理、连铸、加热、轧制、冷却及卷取的步骤,所述冷却步骤采用三段式控冷工艺:控制第一段冷却速度为80~180℃/s,冷却至610~740℃,控制第二段冷却速度为3~8℃/s,冷却至570~690℃,控制第三段冷却速度为30~70℃/s,冷却至50~250℃,且控制冷却水水温为10~25℃。
进一步地,所述轧制步骤采用分段轧制,控制粗轧结束温度为1080~1120℃,控制精轧终轧温度为870~910℃。
进一步地,所述加热步骤,控制铸坯加热温度为1260~1320℃,加热时间为60~70min。
进一步地,所述冷却步骤,控制第一段冷却速度为90~150℃/s,冷却至650~740℃,控制第二段冷却速度为4~7℃/s,冷却至570~690℃,控制第三段冷却速度为30~70℃/s,冷却至130~250。
进一步地,所述卷取步骤,控制卷取温度为50~250℃。
进一步地,所述真空处理步骤,控制真空处理时间>15min。
进一步地,所述轧制步骤,控制粗轧结束温度为1095~1115℃,控制精轧终轧温度为890~895℃。
更进一步地,所述加热步骤,控制铸坯加热温度为1290~1300℃,加热时间为68~70min。
以下就本发明的化学成分及生产方法进行分析说明:
(1)化学成分
碳:碳是廉价的固溶强化元素,根据本钢种的应用范围,主要用于加工汽车车轮等零件,需要进行较大程度的冲压变形加工,因此要求材料在满足强度要求的同时,具有良好的冷成形性能,如果其含量小于0.06%,则不能满足材料强度的要求,如果其含量大于0.09%,则不能满足材料的良好成形性能。因此,将其含量限定在0.06~0.09%。
硅:硅是廉价而有效的钢液脱氧元素,同时促进铁素体的形成,但过多的硅含量会恶化热轧钢板的表面质量,因此对于硅含量进行了严格控制,将其含量限定在0.20%以下。
锰:锰是提高强度和韧性最有效的元素,在双相钢中可有效的推迟珠光体转变,如果其含量小于1.50%,则不能满足材料强度要求,但是添加过量的锰,在双相钢中会抑制铁素体的析出,鉴于此,将其上限定为1.90%。因此,将其含量限定在1.50~1.90%。
磷:为了避免材料的焊接性能、冲压成形性能、韧性、二次加工性能发生恶化,设定其含量上限为0.015%。因此,将其含量控制在0.015%以下。
硫: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。因此,将钢中硫含量控制在0.004%以下。
铝:铝是为了脱氧而添加的,当Als含量不足0.020%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0.060%。因此,Als含量限定在0.020~0.060%。
铬:铬是碳化物形成元素,与碳的亲和力较强,可阻碍碳原子的扩散,再加上锰的综合作用,使珠光体和贝氏体转变显著滞后,对双相钢生产有利。在本发明中将铬含量控制在0.30~0.49%。
铌:铌主要通过细化晶粒和沉淀析出强化来提高钢的强度,是强烈的碳、氮化合物形成元素,在钢中主要以Nb(C、N)形式存在,阻止奥氏体晶粒的长大,最终使铁素体晶粒尺寸变小,细化组织,当其含量低于0.015%时,不能满足材料高强度的要求,而加入的铌高于0.035%时,已能满足其强度与成型性能的要求,若再添加,合金成本会显著上升。所以,根据钢种的性能目标要求,将其含量限定在0.015~0.035%。
除了对以上化学成分的范围作了限定以外,从提高材料成形性、经济性的观点出发,本发明未添加Cu、Ti、Ni、Mo等贵重合金元素。
(2)生产方法
进行铸坯加热温度和时间的控制,采取1260~1320℃加热温度和60~70min的加热时间是为了保证钢坯中的合金元素完全溶解。
进行分段轧制,并控制粗轧结束温度在1080~1120℃,控制精轧终轧温度在870~910℃,这是因为如果粗轧结束温度低于1080℃,则无法保证精轧终轧温度达到设定值,增大轧制负荷,增加能耗,如高于1120℃,则会产生较多的氧化铁皮,影响钢材的表面质量;如果精轧终轧温度低于870℃,则会在材料的二相区内进行轧制,造成混晶等缺陷,如高于910℃,则钢材的原始奥氏体晶粒会过于粗大,降低钢材的强度。
采用三段式控制冷却工艺,第一段冷却速度为80~180℃/s,冷却至610~740℃,第二段冷却速度为3~8℃/s,冷却至570~690℃,第三段冷却速度为30~70℃/s,冷却至50~250℃/s,是本发明的关键技术,首先第一段冷却过程按照冷却速度为80~180℃/秒进行前端快速冷却,冷却到温度为610~740℃,是为了保证在钢材的再结晶晶粒还未开始长大时及时进行冷却,避免粗大组织的产生,使材料获得细小的原始奥氏体晶粒组织;第二段冷却过程按照冷却速度为3~8℃/秒进行冷却,冷却至570~690℃,使得部分奥氏体组织转变为铁素体;第三段冷却过程冷却速度为30~70℃/s,冷却至50~250℃/s,使得在第二段冷却时未转变的奥氏体组织快速转变为马氏体组织,从而使钢材最终获得铁素体+马氏体的双相组织。
本发明控制冷却水水温在10~25℃是为了保证各段冷却时的冷却速度。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明与现有技术相比,所生产的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢能有效获得铁素体+马氏体双相组织,材料的下屈服强度380~635MPa、抗拉强度≥780MPa,延伸率A50mm≥16%,180°横向弯曲试验D=1.5a合格,屈强比≤0.60,产品具备高强度和低屈强比的特点。
附图说明
图1为实施例1中钢板的金相组织结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细说明,便于更清楚地了解本发明,但它们不对本发明构成限定。
实施例1~8
实施例1~8中的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产步骤如下:
1)进行转炉冶炼;
2)真空处理,处理时间>15min;
3)连铸成坯并对铸坯加热,铸坯加热温度控制在1260~1320℃,加热时间60~70min;
4)进行分段轧制:控制粗轧结束温度在1080~1120℃,控制精轧终轧温度在870~910℃;
5)采用三段式控制冷却工艺:第一段冷却速度为80~180℃/s,冷却至610~740℃,第二段冷却速度为3~8℃/s,冷却至570~690℃,第三段冷却速度为30~70℃/s,冷却至50~250℃/s,控制冷却水水温在10~25℃;
6)进行卷取,控制卷取温度在50~250℃;
7)进行精整及后工序。
实施例1~8中各Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的化学成分及其重量百分比见下表1。
实施例1~8中各Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢生产过程中涉及的主要工艺参数见下表2。
实施例1~8中制得的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的力学性能及组织检验结果见下表3。
实施例1中制得的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的金相组织结构见图1。
对比例1~2
对比例1~2中钢种的生产步骤与实施例1~8的区别在于没有采用三段式控制冷却工艺,全程以25℃/s的冷却速度冷却。
对比例1~2中钢的化学成分及其重量百分比见下表1。
对比例1~2中钢在生产过程中涉及的主要工艺参数见下表2。
对比例1~2中制得的钢的力学性能及组织检验结果见下表3。
表1
表2
表3
从表1~3数据可以看出,本发明获得的钢的下屈服强度422MPa以上,抗拉强度≥798MPa,延伸率A50mm≥17%,180°横向弯曲试验D=1.5a合格,屈强比≤0.60,具有高强度和低屈强比的特点,而对比例1~2所获得的钢的屈强比>0.60,不具有低屈强比的特点。实施例1制得的钢的金相组织见图1,为铁素体和马氏体的双相组织,晶粒细密均匀。
Claims (10)
1.一种Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢,其特征在于:该钢的化学成分重量百分比如下:C:0.06~0.09%,Si:0~0.20%,Mn:1.50~1.90%,P:0~0.015%,S:0~0.004%,Als:0.020~0.060%,Cr:0.30~0.49%,Nb:0.015~0.035%,其余为Fe及不可避免的杂质;该钢的生产方法,包括冶炼、真空处理、连铸、加热、轧制、冷却及卷取的步骤,所述冷却步骤采用三段式控冷工艺:控制第一段冷却速度为80~180℃/s,冷却至610~740℃,控制第二段冷却速度为3~8℃/s,冷却至570~690℃,控制第三段冷却速度为30~70℃/s,冷却至50~250℃,且控制冷却水水温为10~25℃。
2.根据权利要求1所述的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢,其特征在于:该钢的化学成分重量百分比如下:C:0.06~0.09%,Si:0.09~0.15%,Mn:1.55~1.90%,P:0.009~0.014%,S:0.003~0.004%,Als:0.040~0.049%,Cr:0.38~0.41%,Nb:0.021~0.035%,其余为Fe及不可避免的杂质。
3.一种权利要求1所述的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产方法,包括冶炼、真空处理、连铸、加热、轧制、冷却及卷取的步骤,其特征在于:所述冷却步骤采用三段式控冷工艺:控制第一段冷却速度为80~180℃/s,冷却至610~740℃,控制第二段冷却速度为3~8℃/s,冷却至570~690℃,控制第三段冷却速度为30~70℃/s,冷却至50~250℃,且控制冷却水水温为10~25℃。
4.根据权利要求3所述的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产方法,其特征在于:所述轧制步骤采用分段轧制,控制粗轧结束温度为1080~1120℃,控制精轧终轧温度为870~910℃。
5.根据权利要求3所述的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产方法,其特征在于:所述加热步骤,控制铸坯加热温度为1260~1320℃,加热时间为60~70min。
6.根据权利要求3或4或5所述的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产方法,其特征在于:所述冷却步骤,控制第一段冷却速度为90~150℃/s,冷却至650~740℃,控制第二段冷却速度为4~7℃/s,冷却至570~690℃,控制第三段冷却速度为30~70℃/s,冷却至130~250。
7.根据权利要求3或4或5所述的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产方法,其特征在于:所述卷取步骤,控制卷取温度为50~250℃。
8.根据权利要求3或4或5所述的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产方法,其特征在于:所述真空处理步骤,控制真空处理时间>15min。
9.根据权利要求3或4或5所述的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产方法,其特征在于:所述轧制步骤,控制粗轧结束温度为1095~1115℃,控制精轧终轧温度为890~895℃。
10.根据权利要求3或4或5所述的Cr-Nb系780MPa级热轧双相钢的生产方法,其特征在于:所述加热步骤,控制铸坯加热温度为1290~1300℃,加热时间为68~70min。
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GR01 | Patent grant | ||
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