CN108642387A - 一种一钢多级的热轧相变诱导塑性钢及其生产方法 - Google Patents

一种一钢多级的热轧相变诱导塑性钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种一钢多级的热轧相变诱导塑性钢，钢坯的化学成分按重量百分比包括C：0.18～0.23％，Si≤0.20％，Mn：1.50～2.00％，V：0.16～0.20％，Alt：0.020～0.060％，N：0.020～0.040％，并限制P≤0.020％，S≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。本发明及其生产方法充分考虑钢铁企业针对小批量热轧相变诱导塑性钢的生产组织特点，采用低Si成分设计，并有效地应用钒微合金化的沉淀强化作用，通过合理的成分设计并有效地控制各工序段工艺参数，实现采用一种成分体系可生产厚度规格为3.0‑5.0mm、表面质量良好的780MPa、980MPa及1100MPa三种抗拉强度级别的相变诱导塑性钢产品，不仅利于钢铁企业迅速消化钢坯库存，而且能够满足汽车产业多零件、多性能的特殊需求。

Description

一种一钢多级的热轧相变诱导塑性钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及冶金材料技术领域，具体涉及一种一钢多级的热轧相变诱导塑性钢及其生产方法。
背景技术
近年来，汽车行业面临的环保要求日趋苛刻，传统汽车被指为城市大气的主要污染源之一，治理汽车尾气刻不容缓，未来汽车技术将以安全、节能、环保、智能为发展方向。先进高强钢中的相变诱导塑性钢具有高的强塑性匹配而备受重视，主要用来制作汽车的挡板、车门防护杆、保险杠、底盘部件、车轮轮辋和车门冲击梁等。在日本，相变诱导塑性钢已被用来制作概念车底盘上的约80种零件，同传统钢板相比，用这种钢板制造的零件重量减轻约12％，每台车重量减轻约14kg，经济效益明显。
各家汽车主机厂对相同级别相变诱导塑性钢的订货量较少，每次约20～60吨，而国内外诸多钢铁企业，组织生产1炉高强钢为210吨，出铸坯约8～10支，能出成品卷8～10卷，每卷重约20～25吨。可见，充分考虑钢铁企业针对小批量热轧相变诱导塑性钢的生产组织特点，通过合理的成分设计并有效地控制各工序段工艺参数，实现采用一种成分体系可生产不同级别的相变诱导塑性钢产品，不仅利于钢铁企业迅速消化钢坯库存，而且能够满足汽车产业多零件、多性能的特殊需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
现有技术中，公开号CN 106756512A介绍了一种一钢多级的热轧复相高强钢板及其生产方法，和本发明相比较，除了添加0.4～1.0％Cr、0.10～0.3％Mo等贵重微合金元素之外，Si含量达到0.50～1.00％，表面质量相比较本发明较差；此外还增加了退火工序，从而得到800MPa、900MPa、1000MPa、1100MPa的复相高强钢板，其中800MPa级别的延伸率≥14.5％；1000MPa级别的延伸率≥13％；1100MPa级别的延伸率≥12％。而本发明780MPa级别的延伸率≥24.0％；1000MPa级别的延伸率≥17.0％；1100MPa级别的延伸率≥15.0％。
其余现有公开的技术，只是针对一种特定强度级别的相变诱导塑性钢，进行生产方法、加工方法或制造方法的阐明。
发明内容
为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种一钢多级的热轧相变诱导塑性钢及其生产方法，采用一种合理的成分体系，通过合理的成分设计并有效地控制各工序段工艺参数，生产不同级别的相变诱导塑性钢产品。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一钢多级的热轧相变诱导塑性钢，钢坯的化学成分按重量百分比包括C：0.18～0.23％，Si≤0.20％，Mn：1.50～2.00％，V：0.16～0.20％，Alt：0.020～0.060％，N：0.020～0.040％，并限制P≤0.020％，S≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
一种一钢多级的热轧相变诱导塑性钢的生产方法为：将所述钢坯依次采用钢坯加热工序、热轧工序、冷却工序、卷取工序，制备出相变诱导塑性钢产品的厚度规格为3.0～5.0mm，覆盖780MPa、980MPa及1100MPa三种抗拉强度级别。产品满足并优于EN10338和GB/T20564.6标准。
具体地，所述钢坯厚度为230mm。
具体地，所述热轧工序中，当热轧成品厚度为3.0mm时，其粗轧出口坯厚为40mm；当热轧成品厚度为4.0mm，其粗轧出口坯厚为45mm；当热轧成品厚度为5.0mm时，其粗轧出口坯厚为50mm。
具体地，780MPa抗拉强度级别的所述相变诱导塑性钢的生产方法中各工序段的工艺参数为：
(1)加热工序：将钢坯加热，设置均热段温度为1220～1260℃，均热时间不超过30min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1090～1120℃；精轧终轧温度910～930℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取轧后前段快速冷却工艺，以≥40℃/s的冷速快速冷却至690～710℃；然后空冷待温至660～680℃；最后以≥30℃/s的冷速冷却至400～420℃；
(4)卷取工序：将冷却至400～420℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
具体地，980MPa抗拉强度级别的所述相变诱导塑性钢的生产方法中各工序段的工艺参数为：
(1)加热工序：将钢坯加热，设置均热段温度为1170～1220℃，均热时间不超过30min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1020～1050℃；精轧终轧温度860～890℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取轧后前段快速冷却工艺，以≥40℃/s的冷速快速冷却至700～720℃；然后空冷待温至670～690℃；最后以≥30℃/s的冷速冷却至400～420℃；
(4)卷取工序：将冷却至400～420℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
具体地，1100MPa抗拉强度级别的所述相变诱导塑性钢的生产方法中各工序段的工艺参数为：
(1)加热工序：将钢坯加热，设置均热段温度为1220～1240℃，均热时间≤30min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1030～1050℃；精轧终轧温度840～860℃，并保证精轧机架末道次压下率≥10％；精轧结束后采取轧后前段快速冷却工艺，以20～40℃/s的冷速快速冷却至620～650℃，进行卷取，制得热轧钢卷；
(3)酸轧工序：酸洗上述热轧钢卷以去除氧化物，然后采用65.0～69.0％的压下量进行冷轧；
(4)连退工序：将酸轧后的钢带进行连续退火，均热温度800～820℃，缓冷段结束温度720～730℃，快冷段结束温度400～420℃，过时效段温度380～400℃；
(5)平整工序：平整延伸率控制在0.8±0.1％。
本发明具有以下有益效果：本发明及其生产方法充分考虑钢铁企业针对小批量热轧相变诱导塑性钢的生产组织特点，采用低Si成分设计，并有效地应用钒微合金化的沉淀强化作用，通过合理的成分设计并有效地控制各工序段工艺参数，实现采用一种成分体系可生产厚度规格为3.0-5.0mm、表面质量良好的780MPa、980MPa及1100MPa三种抗拉强度级别的相变诱导塑性钢产品，不仅利于钢铁企业迅速消化钢坯库存，而且能够满足汽车产业多零件、多性能的特殊需求。
附图说明
图1为本发明实施例1中工艺1-III制备的780MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的微观组织图；
图2为本发明实施例1中工艺1-Ⅴ制备的980MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的微观组织图；
图3为本发明实施例1中工艺1-Ⅸ制备的1100MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的微观组织图；
图4为本发明实施例1中工艺1-Ⅸ制备的1100MPa级别的热轧相变诱导塑性钢在透射电镜下观察到的的析出形貌。
具体实施方式
本发明实施例中对于样品的微观组织及力学性能性能测试采用如下的方法进行：
沿热轧成品钢卷上取样，金相试样经研磨、抛光后，采用4％硝酸酒精侵蚀，在扫描电镜下进行微观组织分析。
沿热轧成品钢卷上取样，用D/max2400型X射线衍射仪测定试样中残余奥氏体相对量时，测定(220)γ和(200)α峰的衍射强度，采用式Vγ＝1.4Iγ/(Iα+1.4Iγ)求得残余奥氏体的相对量；采用Leica图像分析软件测定计算铁素体体积分数。
沿热轧成品钢卷上取样进行透射分析，利用H-800型透射电镜观察钒的碳氮化物析出。
从热轧成品钢卷上取样并按标准GB/T 228制成拉伸试样，有效标距为80×20mm，在SANA万能实验机上进行力学性能测试。
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例中钢坯的出钢钢水化学成分按重量百分比为C：0.21％，Si：0.16％，Mn：1.50％，V：0.19％，Alt：0.046％，N：0.0315％，P：0.020％，S：0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质，钢坯厚度230mm。
本实施例中780MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的生产方法，按照以下方法进行控制各工序段的工艺参数：
(1)加热工序：将钢坯加热，均热段温度为1220～1260℃，均热时间30min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1090～1120℃；精轧终轧温度910～930℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取前段快速冷却→空冷待温→层流冷却的冷却模式，首先以约50℃/s的冷速快速冷却至698～710℃(表中简称此温度为一段终温)，然后空冷待温至672～680℃(表中简称此温度为二段始温)，最后以约40℃/s的冷速冷却至410～418℃；
(4)卷取工序：将冷却至410～418℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
本实施例中980MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的生产方法，按照以下方法进行控制各工序段的工艺参数：
(1)加热工序：将钢坯加热，均热段温度为1180～1220℃，均热时间30min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1020～1048℃；精轧终轧温度885～890℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取前段快速冷却→空冷待温→层流冷却的冷却模式，首先以约40℃/s的冷速快速冷却至712～720℃(表中简称此温度为一段终温)，然后空冷待温至680～690℃(表中简称此温度为二段始温)，最后以约30℃/s的冷速冷却至415～420℃；
(4)卷取工序：将冷却至415～420℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
本实施例中1100MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的生产方法，按照以下方法进行控制各工序段的工艺参数：
(1)加热工序：将钢坯加热，均热段温度为1140～1170℃，均热时间30min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为938～950℃；精轧终轧温度816～830℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取轧后前段快速冷却工艺，以约40℃/s的冷速快速冷却至370～380℃；
(4)卷取工序：将冷却至370～380℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
具体控轧控冷工艺参数如表1所示。
表1实施例1的控轧控冷工艺参数
表1实施例1的控轧控冷工艺参数
对制备得到的热轧相变诱导塑性钢取样进行显微组织分析及力学性能测试，测试与分析结果具体见表2。附图1为本发明实施例中工艺1-III制备的780MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的微观组织图；附图2为本发明实施例中工艺1-Ⅴ制备的980MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的微观组织图；附图3为本发明实施例中工艺1-Ⅸ制备的1100MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的微观组织图。由微观组织分析及各相体积分数的测试分析计算结果可知，本发明实施例中制备得到的各钢级热轧相变诱导塑性钢由铁素体、贝氏体和残余奥氏体组成，在透射电镜可以观察到基体中弥散地分布着细小V(C，N)析出粒子，根据有关的方法进行估算其对材料强度的贡献＞200MPa(如附图4所示)。
表2实施例1的力学性能与显微组织体积分数
实施例2
本实施例中钢坯的出钢钢水的化学成分按重量百分比包括C：0.23％，Si：0.13％，Mn：1.65％，V：0.20％，Alt：0.060％，N：0.040％，P：0.006％，S：0.004％，余量为Fe及其他不可避免的杂质，钢坯厚度230mm。
本实施例中780MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的生产方法，按照以下方法进行控制各工序段的工艺参数：
(1)加热工序：将钢坯加热，均热段温度为1240～1260℃，均热时间20min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1090～1095℃；精轧终轧温度910～918℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取前段快速冷却→空冷待温→层流冷却的冷却模式，首先以约40℃/s的冷速快速冷却至705～710℃(表中简称此温度为一段终温)，然后空冷待温至670～672℃(表中简称此温度为二段始温)，最后以约40℃/s的冷速冷却至416～420℃；
(4)卷取工序：将冷却至416～420℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
本实施例中980MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的生产方法，按照以下方法进行控制各工序段的工艺参数：
(1)加热工序：将钢坯加热，均热段温度为1170～1200℃，均热时间20min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1044～1050℃；精轧终轧温度865～870℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取前段快速冷却→空冷待温→层流冷却的冷却模式，首先以约40℃/s的冷速快速冷却至710～715℃(表中简称此温度为一段终温)，然后空冷待温至680～682℃(表中简称此温度为二段始温)，最后以约30℃/s的冷速冷却至400～406℃；
(4)卷取工序：将冷却至400～406℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
本实施例中1100MPa级别的热轧相变诱导塑性钢的生产方法，按照以下方法进行控制各工序段的工艺参数：
(1)加热工序：将钢坯加热，均热段温度为1150～1170℃，均热时间20min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为930～948℃；精轧终轧温度810～816℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取轧后前段快速冷却工艺，以约50℃/s的冷速快速冷却至380～384℃；
(4)卷取工序：将冷却至370～380℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
具体控轧控冷工艺参数如表3所示。
表3实施例2的控轧控冷工艺参数
对制备得到的热轧相变诱导塑性钢取样进行显微组织分析及力学性能测试，测试与分析结果具体见表4。
表4实施例2的力学性能与显微组织体积分数
实施例3
本实施例中钢坯的出钢钢水的化学成分按重量百分比包括C：0.18％，Si：0.20％，Mn：2.00％，V：0.16％，Alt：0.020％，N：0.020％，P：0.009％，S：0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质，钢坯厚度230mm。
本实施例中不同级别的热轧相变诱导塑性钢的生产方法，按照实施例1所叙述的方法进行控制各工序段的工艺参数，具体控轧控冷工艺参数如表5所示。
表5实施例3的控轧控冷工艺参数
对制备得到的热轧相变诱导塑性钢取样进行显微组织分析及力学性能测试，测试与分析结果具体见表6。
表6实施例3的力学性能与显微组织体积分数
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.一种一钢多级的热轧相变诱导塑性钢，其特征在于：钢坯的化学成分按重量百分比包括C：0.18～0.23％，Si≤0.20％，Mn：1.50～2.00％，V：0.16～0.20％，Alt：0.020～0.060％，N：0.020～0.040％，并限制P≤0.020％，S≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。
2.一种一钢多级的经济型冷轧相变诱导塑性钢的生产方法，其特征在于：将所述钢坯依次采用钢坯加热工序、热轧工序、冷却工序、卷取工序，制备出相变诱导塑性钢产品的厚度规格为3.0～5.0mm，覆盖780MPa、980MPa及1100MPa三种抗拉强度级别。
3.根据权利要求2所述的一种一钢多级的经济型冷轧相变诱导塑性钢的生产方法，其特征在于：所述钢坯厚度为230mm。
4.根据权利要求2所述的一种一钢多级的经济型冷轧相变诱导塑性钢的生产方法，其特征在于：所述热轧工序中，当热轧成品厚度为3.0mm时，其粗轧出口坯厚为40mm；当热轧成品厚度为4.0mm，其粗轧出口坯厚为45mm；当热轧成品厚度为5.0mm时，其粗轧出口坯厚为50mm。
5.根据权利要求2所述的一种一钢多级的经济型冷轧相变诱导塑性钢的生产方法，其特征在于：780MPa抗拉强度级别的所述相变诱导塑性钢的生产方法中各工序段的工艺参数为：
(1)加热工序：将钢坯加热，设置均热段温度为1220～1260℃，均热时间不超过30min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1090～1120℃；精轧终轧温度910～930℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取轧后前段快速冷却工艺，以≥40℃/s的冷速快速冷却至690～710℃；然后空冷待温至660～680℃；最后以≥30℃/s的冷速冷却至400～420℃；
(4)卷取工序：将冷却至400～420℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
6.根据权利要求2所述的一种一钢多级的经济型冷轧相变诱导塑性钢的生产方法，其特征在于：980MPa抗拉强度级别的所述相变诱导塑性钢的生产方法中各工序段的工艺参数为：
(1)加热工序：将钢坯加热，设置均热段温度为1170～1220℃，均热时间不超过30min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1020～1050℃；精轧终轧温度860～890℃；
(3)冷却工序：精轧结束后采取轧后前段快速冷却工艺，以≥40℃/s的冷速快速冷却至700～720℃；然后空冷待温至670～690℃；最后以≥30℃/s的冷速冷却至400～420℃；
(4)卷取工序：将冷却至400～420℃温度的钢带卷取成钢卷，自然冷却至室温即得到本发明的成品钢卷。
7.根据权利要求2所述的一种一钢多级的经济型冷轧相变诱导塑性钢的生产方法，其特征在于：1100MPa抗拉强度级别的所述相变诱导塑性钢的生产方法中各工序段的工艺参数为：
(1)加热工序：将钢坯加热，设置均热段温度为1220～1240℃，均热时间≤30min；
(2)热轧工序：粗轧机和精轧机道次分配和各道次压下率由二级***粗轧设定模型计算；粗轧出口温度为1030～1050℃；精轧终轧温度840～860℃，并保证精轧机架末道次压下率≥10％；精轧结束后采取轧后前段快速冷却工艺，以20～40℃/s的冷速快速冷却至620～650℃，进行卷取，制得热轧钢卷；
(3)酸轧工序：酸洗上述热轧钢卷以去除氧化物，然后采用65.0～69.0％的压下量进行冷轧；
(4)连退工序：将酸轧后的钢带进行连续退火，均热温度800～820℃，缓冷段结束温度720～730℃，快冷段结束温度400～420℃，过时效段温度380～400℃；
(5)平整工序：平整延伸率控制在0.8±0.1％。
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