CN113355604A - 低成本700MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本700MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法,属于冷轧板带生产技术领域。低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其化学成分按重量百分比为:C0.08‑0.13%,Si0.10‑0.50%,Mn1.60‑1.90%,Als0.015‑0.070%,P≤0.020%,S≤0.010%,N≤0.0060%,V0.06‑0.10%,Cr0.20‑0.50%,其余为Fe及不可避免的杂质;其制备方法包括冶炼、热轧、酸轧、热镀锌等工序。本发明通过通过成分与工艺的合理匹配,制备得到的钢板屈服强度为410‑490MPa,抗拉强度为720‑780MPa,伸长率A80为17.0‑25.0%、扩孔率为53.0‑68.0%,本发明工艺控制简单,生产成本低,可有效解决现有700MPa级热镀锌复相钢板力学性能较差的问题。
Description
技术领域
本发明属于冷轧板带生产技术领域,涉及采用连续热镀锌生产的热镀锌复相钢,具体涉及一种低成本700MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法。
背景技术
近年来随着汽车行业的发展和节能减排的需要,汽车用钢逐渐向高强度钢发展,同时高强度钢应用的折弯翻边等成形零件日益增多。传统的高强钢主要为双相钢,其组织主要由较软的铁素体基体和强度较高的马氏体组成,适合进行冲压成形零件的生产;但由于铁素体和马氏体软硬相硬度差较大,其弯曲性能和扩孔性能较低,不能满足扩孔翻边、翻折弯成形零件的生产。
2016年7月27日公开的专利CN105803334A抗拉强度700MPa级热轧复相钢及其生产方法,化学成分为C 0.06-0.10%,Si≤0.3%,Mn 1.00-1.40%,P≤0.025%,S≤0.008%,Als 0.020-0.070%,Nb 0.015-0.035%,余量为Fe及不可避免杂质。加热温度控制在1250-1300℃,加热在炉时间160-200min;粗轧结束温度在1080-1120℃,控制精轧终轧温度在800-880℃。采用五段式控制冷却工艺:第一段冷却速度为80-180℃/s,冷却至680-720℃,第二段冷却速度为3-8℃/s,冷却至630-680℃,第三段冷却速度为30-100℃/s,冷却至410-450℃,第四段冷却速度为3-8℃/s,冷却至380-430℃,第五段冷却速度为30-100℃/s,冷却至100-250℃;其中,第一段、第三段、第五段采用水冷,第二段、第四段采用空冷。该专利采用的五段式冷却工艺复杂生产难度大,尤其是第一段冷却冷速要求80-180℃/s冷却强度非常高,第三和第五段的冷速要求也很高,不利于在常规机组推广,此外,其为热轧产品,在产品厚度精度、表面质量等较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有700MPa级热镀锌复相钢板力学性能较差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其化学成分按重量百分比为:C 0.08-0.13%,Si 0.10-0.50%,Mn 1.60-1.90%,Als0.015-0.070%,P≤0.020%,S≤0.010%,N≤0.0060%,V 0.06-0.10%,Cr 0.20-0.50%,其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的是,上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其化学成分按重量百分比为:C 0.09-0.11%,Si 0.30-0.45%,Mn 1.70-1.85%,Als 0.03-0.06%,P≤0.010%,S≤0.005%,N≤0.003%,V 0.070-0.095%,Cr 0.35-0.40%,其余为Fe及不可避免的杂质。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的显微组织由50-60%的铁素体、25-30%呈岛状分布的马氏体及10-25%的贝氏体构成。
进一步的是,上述铁素体的平均晶粒尺寸为8.0μm,马氏体的平均晶粒尺寸为3.0μm,贝氏体的平均晶粒尺寸为6.0μm。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的屈服强度为410-490MPa,抗拉强度为720-780MPa,伸长率A80为17.0-25.0%、扩孔率为53.0-68.0%。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法,包括如下步骤:
a.冶炼工序:根据低成本700MPa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼,铸造成板坯;
b.热轧工序:将板坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷,控制终轧温度为860-910℃,层流冷却采用稀疏冷却方式,上下表面冷却速率分别为45-55%和70-80%,卷取温度为500-550℃;
c.酸轧工序:将热轧卷酸洗后冷轧得到薄带钢,控制钢带厚度为0.7-2.5mm,压下率为50-74%;
d.热镀锌工序:先将薄带钢以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的速率分段加热至300℃、700℃和770-790℃,然后以1-5℃/s冷却至680-740℃,再以10-25℃/s的速率快冷却至450-470℃,然后入锌池镀锌。
上述步骤c中,冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm,冷轧压下率降低3-5%。
上述步骤d中,加热时采用预氧化-还原技术,加热结束后需均热保温25-90s。
上述步骤d中,快冷结束后,均衡保温进入锌池镀锌10-40s,出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
上述步骤d中,机组速度为70-160m/min,其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm,机组速度降低13-17m/min。
本发明的有益效果是:本发明设计的低成本700MPa级热镀锌复相钢板成分中不使用Mo、Nb、Ni等贵金属元素,但热镀锌机组要生产高强钢,不可避免的要添加一定量的合金元素,这就使合金元素析出的问题更加严重。而本发明的制备方法,采用了预氧化-还原功能,能够很好的控制析出元素,改变合金元素的内外氧化情况,从而可适当添加Si含量而不会造成镀层表面质量的恶化,本发明通过成分与工艺的合理匹配,使钢具有优异的力学性能。
本发明采用的终轧温度使最终变形在奥氏体化温度内,有效可避免混晶而降低产品性能;采用较低的卷曲温度能避免含V第二相在热轧过程中析出,尽量使其在退火过程中析出达到沉淀强化的效果,同时该卷曲温度处于贝氏体转变区,能细化晶粒并降低带状组织;控制冷轧压下率能使带钢的微观组织破碎积攒形变储能,在热处理过程中便于奥氏体化再结晶。
本发明的热镀锌工序中,加热是为了使变形的组织再结晶和部分奥氏体化,镀锌退火(两相区)是为了控制铁素体与奥氏体的比例;采用本发明的冷却速率缓冷至680-740℃能将部分奥氏体转变为取向附生铁素体同时实现剩余奥氏体C及合金元素的富集;快冷至450-470℃能使钢带组织快速进入贝氏体转变温区,防止珠光体的生成;均衡保温后镀锌10-40s是便于贝氏体的产生,同时将锌层涂镀到带钢上;镀锌后以≥5℃/s的速率冷却可将残余奥氏体转变为马氏体。
本发明的低成本700MPa级热镀锌复相钢板,通过化学成分的设计与工艺配合,共同作用影响钢材的微观组织从而产生相应的力学性能,本发明的钢板的屈服强度为410-490MPa,抗拉强度为720-780MPa,伸长率A80为17.0-25.0%、扩孔率(钻孔):53.0-68.0%;其显微组织由50%-60%的铁素体(平均晶粒尺寸为6.0μm)、25%-30%呈岛状分布的马氏体(平均晶粒尺寸为3.0μm)及10%-25%贝氏体(平均晶粒尺寸为4.0μm)构成,本发明制备的钢板成分不含贵金属,工艺控制简单,生产成本低。
附图说明
图1为实施例1的金相组织图。
图2为实施例1的电子扫描图。
具体实施方式
本发明的技术方案,具体可以按照以下方式实施。
低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其化学成分按重量百分比为:C 0.08-0.13%,Si 0.10-0.50%,Mn 1.60-1.90%,Als 0.015-0.070%,P≤0.020%,S≤0.010%,N≤0.0060%,V 0.06-0.10%,Cr 0.20-0.50%,其余为Fe及不可避免的杂质。
Si含量过高时,会在加热炉中形成难去除的表面氧化铁皮,增加除磷难度,同时在退火中易向表面富集形成SiO2,导致漏镀等表面缺陷;Mn含量过高时,易在退火过程中向表面富集,形成大量锰化物,从而导致表面镀锌质量下降;AlN最主要的作用是细化晶粒并得到抗时效性,当Als含量不足0.010%时,不能发挥其效果;但添加多量的铝容易形成氧化铝团块;Cr是推迟贝氏体转变最有效的元素,它推迟贝氏体相变的作用要比推迟珠光体相变的作用大得多。因此优选的是,上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其化学成分按重量百分比为:C 0.09-0.11%,Si 0.30-0.45%,Mn 1.70-1.85%,Als 0.03-0.06%,P≤0.010%,S≤0.005%,N≤0.003%,V 0.070-0.095%,Cr 0.35-0.40%,其余为Fe及不可避免的杂质。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的屈服强度为410-490MPa,抗拉强度为720-780MPa,伸长率A80为17.0-25.0%、扩孔率为53.0-68.0%,其显微组织由50-60%的铁素体(平均晶粒尺寸为8.0μm)、25-30%呈岛状分布的马氏体(平均晶粒尺寸为3.0μm)及10-25%的贝氏体构成(平均晶粒尺寸为6.0μm)。
上述低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法,包括如下步骤:
a.冶炼工序:根据低成本700MPa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼,铸造成板坯;
b.热轧工序:将板坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷,控制终轧温度为860-910℃,层流冷却采用稀疏冷却方式,上下表面冷却速率分别为45-55%和70-80%,卷取温度为500-550℃;
c.酸轧工序:将热轧卷酸洗后冷轧得到薄带钢,控制钢带厚度为0.7-2.5mm,压下率为50-74%;
d.热镀锌工序:先将薄带钢以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的速率分段加热至300℃、700℃和770-790℃,然后以1-5℃/s冷却至680-740℃,再以10-25℃/s的速率快冷却至450-470℃,然后入锌池镀锌。
为了增加适配性,满足不同种生产规格的需要,因此优选的是,上述步骤c中,冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm,冷轧压下率降低3-5%;上述步骤d中,机组速度为70-160m/min,其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm,机组速度降低13-17m/min。
为了控制析出元素,改变合金元素的内外氧化情况,因此优选的是,上述步骤d中,加热时采用预氧化-还原技术,加热结束后需均热保温25-90s。
为了便于贝氏体的产生,将剩余的残余奥氏体转变为马氏体,因此优选的是,上述步骤d中,快冷结束后,均衡保温进入锌池镀锌10-40s,出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
下面通过实际的例子对本发明的技术方案和效果做进一步的说明。
实施例
本实施例提供了两组采用本发明方法制备的低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其化学成分如表1所示。
表1冷轧双相钢化学成分(wt.%)
C | Si | Mn | P | S | N | Als | Cr | V | |
实施例1 | 0.100 | 0.35 | 1.75 | 0.009 | 0.002 | 0.0024 | 0.035 | 0.37 | 0.083 |
实施例2 | 0.105 | 0.42 | 1.82 | 0.008 | 0.002 | 0.0032 | 0.043 | 0.42 | 0.090 |
上述低成本高延伸热镀锌高强度钢板的制备方法,具体工艺如下:
A、冶炼工序:经过冶炼工艺,制备如表1所示化学成分的双相钢板坯。
B、热轧工序:将板坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷,具体热轧工艺参数如表2所示。
表2冷轧双相钢热轧主要工艺参数
开轧温度/℃ | 终轧温度/℃ | 卷取温度/℃ | |
实施例1 | 1075 | 886 | 527 |
实施例2 | 1097 | 905 | 541 |
C、酸轧工序:将热轧卷酸洗后,冷轧成薄带钢,其中实施例1的薄带钢厚度为1.0mm,其冷轧压下率为62.5%;实施例2的厚度为1.9mm,其冷轧压下率为61.0%。
D、热镀锌工序:冷轧薄带钢先分别以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的加热速率分段加热至300℃、700℃和770-790℃;均热保温25-90s后分别以1-5℃/s及10-25℃/s的速率,依次缓慢冷却至680-740℃和快速冷却至450-470℃后,均衡保温一段时间后进入锌池进行镀锌处理,其时间为10-40s,出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温,具体热镀锌工艺参数如表3和表4所示。
表3热镀锌各工艺段冷速及保温时间控制要求
表4热镀锌工序温度要求
镀锌退火温度 | 缓冷终点温度 | 快冷终点温度 | 入锌池温度 | |
实施例1 | 783℃ | 723℃ | 461℃ | 458℃ |
实施例2 | 775℃ | 698℃ | 468℃ | 465℃ |
图1为实施例1的金相照片,由图可知,本发明制备的钢材显微组织主要由等轴分布平均晶粒尺寸为7.0μm的铁素体(白色,体积分数约为55%)+分布于铁素体晶界的马氏体(黑色,体积分数约为30%)+贝氏体(棕色,体积分数约为15%)构成。
图2是实施例1的电子显微镜图,由图可知,凹陷下去的为铁素体,浮凸且上面无点状物(干净)的为马氏体,浮凸且其上有白点状物的为贝氏体。
采用CN105803334A的产品为对比例,按照GB/T228-2010《金属材料室温拉伸试验方法》测试上述冷轧双相钢与本发明实施例制备钢的性能,测试结果如表5所示。
表5冷轧双相钢力学性能
屈服强度 | 抗拉强度 | 延伸率A<sub>80</sub> | 扩孔率(钻孔) | |
实施例1 | 423MPa | 738MPa | 22.5% | 63.0% |
实施例2 | 462MPa | 766MPa | 20.0% | 57.0% |
CN105803334A | 620MPa | 735MPa | 20.0% | - |
Claims (10)
1.低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其特征在于,其化学成分按重量百分比为:C0.08-0.13%,Si 0.10-0.50%,Mn 1.60-1.90%,Als 0.015-0.070%,P≤0.020%,S≤0.010%,N≤0.0060%,V 0.06-0.10%,Cr 0.20-0.50%,其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其特征在于,其化学成分按重量百分比为:C 0.09-0.11%,Si 0.30-0.45%,Mn 1.70-1.85%,Als 0.03-0.06%,P≤0.010%,S≤0.005%,N≤0.003%,V 0.070-0.095%,Cr 0.35-0.40%,其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其特征在于:所述钢板的显微组织由50-60%的铁素体、25-30%呈岛状分布的马氏体及10-25%的贝氏体构成。
4.根据权利要求3所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其特征在于:所述铁素体的平均晶粒尺寸为8.0μm,马氏体的平均晶粒尺寸为3.0μm,贝氏体的平均晶粒尺寸为6.0μm。
5.根据权利要求1所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板,其特征在于:所述钢板的屈服强度为410-490MPa,抗拉强度为720-780MPa,伸长率A80为17.0-25.0%、扩孔率为53.0-68.0%。
6.如权利要求1-5任一项所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
a.冶炼工序:根据低成本700MPa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼,铸造成板坯;
b.热轧工序:将板坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷,控制终轧温度为860-910℃,层流冷却采用稀疏冷却方式,上下表面冷却速率分别为45-55%和70-80%,卷取温度为500-550℃;
c.酸轧工序:将热轧卷酸洗后冷轧得到薄带钢,控制钢带厚度为0.7-2.5mm,压下率为50-74%;
d.热镀锌工序:先将薄带钢以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的速率分段加热至300℃、700℃和770-790℃,然后以1-5℃/s冷却至680-740℃,再以10-25℃/s的速率快冷却至450-470℃,然后入锌池镀锌。
7.根据权利要求5所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法,其特征在于:步骤c中,冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm,冷轧压下率降低3-5%。
8.根据权利要求5所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法,其特征在于:步骤d中,加热时采用预氧化-还原技术,加热结束后需均热保温25-90s。
9.根据权利要求5所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法,其特征在于:步骤d中,快冷结束后,均衡保温进入锌池镀锌10-40s,出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
10.根据权利要求5所述的低成本700MPa级热镀锌复相钢板的制备方法,其特征在于:步骤d中,机组速度为70-160m/min,其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm,机组速度降低13-17m/min。
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