CN108411206B - 一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢及其制造方法 - Google Patents

一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢及其制造方法，属于冶金技术领域；双相钢的化学成分按质量百分数为：C：0.04～0.065％，Si：0.05～0.14％，Mn：0.40～0.56％，Cr：0.20～0.30％，S：≤0.014％，P：≤0.018％，Als：0.02～0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。双相钢的制造方法：1)将钢水浇注成铸锭；2)对铸锭进行直接轧制；3)对板带进行水冷‑空冷‑水冷三段式冷却；本发明采用铸坯直接轧制工艺，减少轧制前加热工序，充分发挥大变形细化晶粒的作用，降低了锰、铬和硅的使用量，不需添加其他贵重微合金元素，生产成本显著降低，生产效率提高，钢板组织均匀、表面质量良好，实现了双相钢的以热代冷。

Description

一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢及其制造方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢及其制造方法。
背景技术
为了实现汽车减量化和提高燃油效率，高强度钢板在汽车制造领域的应用逐渐增加。在这些高强度钢板中，双相钢因具有良好的强韧性组合、较低的屈强比(Rp0.2/Rm)、较高的延伸率和加工硬化率，而且呈现连续屈服，冲压构件易于成形、回弹小，冲压模具磨损也小，可以满足汽车多种部件的应用条件，其中抗拉强度540～600MPa级热轧双相钢的应用最为广泛，但是该类钢板的厚度大多在2.0mm以上，而厚度为2.0mm以下带材大多采用冷轧+连续退火方式进行生产，生产成本较高，生产效率较低。因此，开发厚度≤2.0mm的薄规格热轧双相钢对于扩大热轧双相钢的应用范围，促进汽车用钢板以热代冷具有重要意义。
专利CN200910302439.9公开了一种抗拉强度540MPa级车轮用热轧双相钢板及其生产方法，其在成分设计时添加1.50～1.70％的锰(Mn)、0.30～0.60％的铬(Cr)和0.01～0.06％的钛(Ti)，成本较高，硅(Si)含量为0.6～1.0％，易形成红色氧化铁皮，导致钢板表面质量较差，同时轧制前铸坯需要加热，生产效率较低；专利CN200610045847.7公开了一种抗拉强度540MPa级双相钢板及制造方法，钢板厚度为2.5～6.0mm，其成分设计中添加1.00～1.30％的锰(Mn)，成本较高，硅(Si)含量为0.20～0.40％，易形成红色氧化铁皮，导致钢板表面质量较差，同时轧制前铸坯需要加热，生产效率较低；专利CN200510047979.9公开了一种抗拉强度为500～610MPa的热轧双相钢及其生产工艺，钢板厚度为2.5～4.5mm，其成分设计中添加0.015～0.02％的铌(Nb)和0.013～0.03％的钛(Ti)，成本较高，碳(C)含量为0.08～0.10％，延伸率较低，也恶化了成形性能和焊接性能，同时轧制前铸坯需要加热，生产效率较低；专利CN200680051836.8公开了一种具有冷轧带材特性的热轧双相钢带材，钢板厚度为1.0～8.0mm，其成分设计中添加1.0～2.0％的锰(Mn)、≤0.30％的镍(Ni)和≤0.03％的钼(Mo)，成本较高，硅(Si)含量≤0.80％，易形成红色氧化铁皮，导致钢板表面质量较差，同时粗轧后需要在感应炉中加热和在具有内部芯轴的炉内保温，生产效率较低。
发明内容
针对现有技术存在的各种问题，本发明提供一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢及其制造方法。
本发明的一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.04～0.065％，Si：0.05～0.14％，Mn：0.40～0.56％，Cr：0.20～0.30％，S：≤0.014％，P：≤0.018％，Als：0.02～0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述薄规格热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为86～95％，马氏体体积分数为5～14％，铁素体平均晶粒尺寸为3.1～5.2μm。
所述薄规格热轧双相钢厚度为1.4～2.0mm，抗拉强度为565～597MPa，屈服强度为347～370MPa，屈强比为0.61～0.62，断后伸长率为31.0～34.4％。
一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应炉熔炼出钢水并浇注成铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C∶0.04～0.065％，Si：0.05～0.14％，Mn：0.40～0.56％，Cr：0.20～0.30％，S：≤0.014％，P：≤0.018％，Als：0.02～0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)对铸锭进行直接轧制，开轧温度为1125～1170℃，总累积压下率为96.0～97.2％，终轧温度为845～880℃，得到厚度为1.4～2.0mm的板带；
(3)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为5～10℃/s，终冷温度为690～730℃，II段空冷时间为1.2～4.0s，III段水冷冷却速度为37～44℃/s，终冷温度为250～350℃，得到抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢。
上述的抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢的制造方法，其中：
所述步骤(1)中，铸锭的厚度为50mm；
所述步骤(1)中，铸锭凝固后立即脱模进行直接轧制(无需加热)；
所述步骤(2)中，经过4～5道次轧制，单道次压下率为46.9～56.0％。
本发明的一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢及其制造方法，与现有技术相比，有益效果如下：
(1)大大降低钢中锰(Mn)和铬(Cr)的使用量，不需添加其他贵重微合金元素，所生产的抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢较传统热轧双相钢成本大幅下降；
(2)大大降低钢中锰(Mn)的使用量的同时，显著缓解了钢中的带状组织，减少了钢中的MnS夹杂，提高了钢板组织均匀性；
(3)采用低硅(Si)的成分设计思路，减少了钢板表面的红色氧化铁皮，钢板表面质量良好；
(4)采用铸坯直接轧制工艺，减少了轧制前的加热工序，生产效率显著提高；
(5)成品厚度为1.4～2.0mm，通过大变形(单道次压下率为46.9～56.0％)有效细化晶粒(铁素体平均晶粒尺寸仅为3.1～5.2μm)，减少了钢中合金元素的使用量；
(6)本发明的薄规格热轧双相钢具有高强塑性，低屈强比，易于成形，可以替代传统冷轧双相钢用于汽车车身结构件的制造，实现了双相钢的以热代冷。
附图说明
图1本发明实施例2制备的抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢经LEPERA试剂(1％Na2S2O5水溶液+4％苦味酸酒精溶液)腐蚀后的组织照片；
图2本发明实施例3制备的抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢的拉伸曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于以下实施例。
实施例1
一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.065％，Si：0.14％，Mn：0.56％，Cr：0.30％，S：0.008％，P：0.010％，Als：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为1.4mm的抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为50mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.065％，Si：0.14％，Mn：0.56％，Cr：0.30％，S：0.008％，P：0.010％，Als：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭凝固后立即脱模进行直接轧制(无需加热)；
(2)对铸锭进行直接轧制，开轧温度为1125℃，经过5道次轧制，压下道次分配为50mm→24mm→11.8mm→5.9mm→2.9mm→1.4mm，总累积压下率为97.2％，终轧温度为845℃，得到厚度为1.4mm的板带；
(3)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为10℃/s，终冷温度为730℃，II段空冷时间为1.2s，III段水冷冷却速度为44℃/s，终冷温度为350℃，得到抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢。
厚度为1.4mm的薄规格热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为86％，马氏体体积分数为14％，铁素体平均晶粒尺寸为3.1μm；抗拉强度为597MPa，屈服强度为370MPa，屈强比为0.62，断后伸长率为31.0％。
实施例2
一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C∶0.051％，Si：0.11％，Mn：0.44％，Cr：0.24％，S：0.011％，P：0.018％，Als：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为1.7mm的抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为50mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.051％，Si：0.11％，Mn：0.44％，Cr：0.24％，S：0.011％，P：0.018％，Als：0.04％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭凝固后立即脱模进行直接轧制(无需加热)；
(2)对铸锭进行直接轧制，开轧温度为1150℃，经过5道次轧制，压下道次分配为50mm→25mm→12.5mm→6.2mm→3.2mm→1.7mm，总累积压下率为96.6％，终轧温度为860℃，得到厚度为1.7mm的板带；
(3)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为8℃/s，终冷温度为710℃，II段空冷时间为2.6s，III段水冷冷却速度为40℃/s，终冷温度为285℃，得到抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢。
厚度为1.7mm的薄规格热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，经LEPERA试剂(1％Na2S2O5水溶液+4％苦味酸酒精溶液)腐蚀后的组织照片如图1所示，其中铁素体体积分数为91％，马氏体体积分数为9％，铁素体平均晶粒尺寸为4.2μm；抗拉强度为583MPa，屈服强度为355MPa，屈强比为0.61，断后伸长率为32.9％。
实施例3
一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.04％，Si：0.05％，Mn：0.40％，Cr：0.20％，S：0.014％，P：0.016％，Als：0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为2.0mm的抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为50mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.04％，Si：0.05％，Mn：0.40％，Cr：0.20％，S：0.014％，P：0.016％，Als：0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭凝固后立即脱模进行直接轧制(无需加热)；
(2)对铸锭进行直接轧制，开轧温度为1170℃，经过4道次轧制，压下道次分配为50mm→22mm→9.7mm→4.4mm→2.0mm，总累积压下率为96.0％，终轧温度为880℃，得到厚度为2.0mm的板带；
(3)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为5℃/s，终冷温度为690℃，II段空冷时间为4.0s，III段水冷冷却速度为37℃/s，终冷温度为250℃，得到抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢。
厚度为2.0mm的薄规格热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为95％，马氏体体积分数为5％，铁素体平均晶粒尺寸为5.2μm；拉伸曲线如图2所示，抗拉强度为565MPa，屈服强度为347MPa，屈强比为0.61，断后伸长率为34.4％。
实施例4
一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.062％，Si：0.09％，Mn：0.51％，Cr：0.28％，S：0.012％，P：0.009％，Als：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为1.5mm的抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为50mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.062％，Si：0.09％，Mn：0.51％，Cr：0.28％，S：0.012％，P：0.009％，Als：0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭凝固后立即脱模进行直接轧制(无需加热)；
(2)对铸锭进行直接轧制，开轧温度为1135℃，经过5道次轧制，压下道次分配为50mm→25mm→12.5mm→6.2mm→3.1mm→1.5mm，总累积压下率为97.0％，终轧温度为850℃，得到厚度为1.5mm的板带；
(3)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为9℃/s，终冷温度为725℃，II段空冷时间为1.7s，III段水冷冷却速度为43℃/s，终冷温度为330℃，得到抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢。
厚度为1.5mm的薄规格热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为89％，马氏体体积分数为11％，铁素体平均晶粒尺寸为3.4μm；抗拉强度为592MPa，屈服强度为366MPa，屈强比为0.62，断后伸长率为31.7％。
实施例5
一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.047％，Si：0.10％，Mn：0.43％，Cr：0.22％，S：0.010％，P：0.006％，Als：0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种厚度为1.8mm的抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢的制造方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用真空感应熔炼，浇注成厚度为50mm的铸锭，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.047％，Si：0.10％，Mn：0.43％，Cr：0.22％，S：0.010％，P：0.006％，Als：0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质，铸锭凝固后立即脱模进行直接轧制(无需加热)；
(2)对铸锭进行直接轧制，开轧温度为1155℃，经过5道次轧制，压下道次分配为50mm→26mm→12.9mm→6.6mm→3.4mm→1.8mm，总累积压下率为96.4％，终轧温度为870℃，得到厚度为1.8mm的板带；
(3)对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为7℃/s，终冷温度为705℃，II段空冷时间为3.1s，III段水冷冷却速度为39℃/s，终冷温度为280℃，得到抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢。
厚度为1.8mm的薄规格热轧双相钢组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为93％，马氏体体积分数为7％，铁素体平均晶粒尺寸为4.6μm；抗拉强度为578MPa，屈服强度为353MPa，屈强比为0.61，断后伸长率为33.3％。

Claims (1)

1.一种抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢的制造方法，其特征在于，所述双相钢化学成分按质量百分数为：C：0.047~0.065%，Si：0.09~0.14%，Mn：0.43~0.56%，Cr：0.22~0.30%，S：≤0.012%，P：≤0.018%，Als：0.02~0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质；组织为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体体积分数为86~93%，马氏体体积分数为7~14%，铁素体平均晶粒尺寸为3.1~4.6μm；厚度为1.4~1.8mm，抗拉强度为578~597MPa，屈服强度为353~370MPa，屈强比为0.61~0.62，断后伸长率为31.0~33.3%；
制造方法包括以下工艺步骤：
（1）采用真空感应炉熔炼出钢水并浇注成铸锭，铸锭的厚度为50mm，铸锭的化学成分按质量百分数为：C：0.047~0.065%，Si：0.09~0.14%，Mn：0.43~0.56%，Cr：0.22~0.30%，S：≤0.012%，P：≤0.018%，Als：0.02~0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）对铸锭进行直接轧制，开轧温度为1125~1155℃，经过5道次轧制，单道次压下率为46.9~52.0%，总累积压下率为96.4~97.2%，终轧温度为845~870℃，得到厚度为1.4~1.8mm的板带；
（3）对板带进行水冷-空冷-水冷三段式冷却，I段水冷冷却速度为7~10℃/s，终冷温度为705~730℃，II段空冷时间为1.2~3.1s，III段水冷冷却速度为39~44℃/s，终冷温度为280~350℃，得到抗拉强度540MPa级薄规格热轧双相钢。
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