CN113881832B - 一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法,选用双相钢，经冶炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧后，在连续热镀锌线上按照如下步骤进行再结晶退火：将所述双相钢加热至750℃以上，保温0.5分钟使其充分再结晶后，以10℃/s～20℃/s的冷却速度，冷却至480～560℃，再进行热浸镀锌及合金化，最后逐步冷却至室温。本方法可获得590MPa级双相钢稳定的力学性能，并可以更好的为批量生产服务，加快生产和供货，有利于提高产品质量，降低不良成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术，具体为一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法。
背景技术
随着对汽车的安全性和节能减排的要求逐步提高，车身轻量化成为汽车行业研究发展的重点。由于高强度钢板在减薄钢板厚度、减轻车身质量、同时又不降低车身安全性方面有巨大优势，无论从成本还是性能角度分析，高强度钢板是满足车身轻量化、提高碰撞安全性的首选材料。
双相钢是典型的先进高强度钢，主要由铁素体和马氏体组成，兼具屈强比低、初始加工硬化性高、强度和塑性匹配良好等特点，成为一种具有高强度且成形性良好的新型冲压用钢，是现代汽车用钢的主要产品。目前国内生产的冷轧双相钢的合金成分多以C、Mn、Si为主要合金元素，部分钢种会添加Cr、Mo、V、Nb等合金元素，以降低双相钢生产工艺控制的难度。
对于碳锰系的双相钢，主要依靠碳和锰元素来提高双相钢的淬透性，故钢的强度与碳含量和锰含量直接相关。当钢中的锰含量较高时，双相钢的强度提高塑性降低，相反，当钢中的锰含量较低时，双相钢的强度降低塑性提高，此现象是由于不同的锰含量，会导致双相钢中的马氏体和铁素体比例发生变化。当生产工艺固定不变时，由于锰含量的波动，会导致性能出现明显变化，锰含量偏低的双相钢容易强度偏低，而锰含量偏高的材料容易塑性偏低，最终影响双相钢的产品合格率。碳含量也有类似的影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法，以便针对不同成分系数的原料，可以在生产过程中通过只调整快冷温度而不调整退火温度，获得590MPa级双相钢稳定的力学性能。本发明可以更好的为批量生产服务，加快生产和供货，有利于提高产品质量，降低不良成本。
本发明解决其技术问题所采用技术方案为：一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法，选用合适的双相钢，经冶炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧后，在连续热镀锌线上按照如下步骤进行再结晶退火：
将所述双相钢加热至750℃以上，保温0.5～1分钟使其充分再结晶后，以10℃/s～20℃/s(最优为大约15℃/s)的冷却速度，冷却至冷却温度T1＝480～560℃(优选为500～550℃)，再进行热浸镀锌及合金化，最后逐步冷却至室温。
进一步的，所述双相钢的成分质量百分比为：C：0.05％～0.09％，Si≤0.2％，Mn：1.6％～2.2％，P≤0.035％，S≤0.030％，Als(酸溶铝)：0.02％～0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，所述双相钢的厚度为：1.0mm～2.6mm。
进一步的，所述双相钢经过再结晶退火后的力学性能为：屈服强度：340～420MPa，抗拉强度≥590MPa，伸长率(A50)≥20％。
进一步的，所述双相钢主要依靠锰(Mn)来提高淬透性，在所述双相钢的锰(Mn)含量出现波动时，根据不同的锰含量使用不同的冷却温度T1，根据通过冷却温度与锰含量的匹配性，可以减少锰含量波动所导致的力学性能不合格。因此，本方案的柔性退火方法，根据双相钢的成分系数x来计算确定最优的冷却温度T1，其方法步骤如下：
A、根据双相钢中的碳含量和锰含量，计算出成分系数x，其中x＝c×[C]+[Mn]；式中[C]为碳元素含量，[Mn]为锰元素含量，c为常数。
B、根据双相钢的板厚确定目标抗拉强度和目标伸长率。
C、根据目标抗拉强度和目标伸长率，结合历史工艺卡中规定的退火温度，对历史数据进行拟合分析，确定快冷温度yi与成分系数xi之间的关系：yi＝axi+b，拟合出系数a和b。
D、对待产双相钢，根据拟合出的系数a和b，利用公式T1＝ax+b来计算快冷温度，从而确定最优的冷却温度T1。
采用这种柔性化退火的方法，可以得到力学性能稳定的双相钢产品，包括冷轧和热镀锌双相钢。
按上述柔性化退火方法所获得的双相钢，在其抗拉强度不低于600MPa的前提下，伸长率A50可达到23％以上。
本发明的有益效果是：
(1)本发明与传统的双相钢退火方法相比，通过只对快冷温度的调整，从根本上避免了碳锰元素含量变化时所导致的力学性能波动甚至不合格，同时也不会出现需要调整退火温度而导致的生产节奏变化。
(2)本发明与传统的双相钢退火方法相比，可以对不同碳锰元素含量的双相钢，采用统一的退火温度工艺参数，有利于批量的生产组织。
(3)本发明与传统的双相钢退火方法相比，可以避免成分系数偏低时出现的强度低于下限的情况，同时也可以避免成分系数偏高时出现的伸长率低于下限的情况，很好的实现了强度与塑性的匹配。
附图说明
图1为本发明实施例1的快冷温度与成分系数计算值的拟合曲线；
图2为本发明实施例2的快冷温度与成分系数计算值的拟合曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。值得注意的是，这些具体实施例仅为本发明代表性之具体实施例，其中所举例之特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本发明或对应之具体实施例。
一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法，选用合适的双相钢，该双相钢的成分质量百分比优选为：C：0.05％～0.09％，Si≤0.2％，Mn：1.6％～2.2％，P≤0.035％，S≤0.030％，Als(酸溶铝)：0.02％～0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质；其厚度优选为：1.0mm～2.6mm。双相钢经冶炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧工艺后，在连续热镀锌线上按照如下步骤进行再结晶退火：将所述双相钢加热至750℃以上(实际应用中，优选加热温度为750～960℃)，保温0.5分钟使其充分再结晶后，以10℃/s～20℃/s(优选大约15℃/s)的冷却速度，冷却至冷却温度T1＝500～550℃(优选500～550℃)，再进行热浸镀锌及合金化，最后逐步冷却至室温。最终，所述双相钢经过再结晶退火后的力学性能为：屈服强度：340～420MPa，抗拉强度≥590MPa，伸长率(A50)≥20％。
进一步的，所述双相钢主要依靠锰(Mn)来提高淬透性，在所述双相钢的锰(Mn)含量出现波动时，根据不同的锰含量使用不同的冷却温度T1，根据通过冷却温度与锰含量的匹配性，可以减少锰含量波动所导致的力学性能不合格。因此，本方案的柔性退火方法，根据双相钢的成分系数x来计算确定最优的冷却温度T1，其步骤如下：
A、根据双相钢中的碳含量和锰含量，计算出成分系数x，其中x＝c×[C]+[Mn]；式中[C]为碳元素含量，[Mn]为锰元素含量，c为常数，最优选c＝4.17。
B、根据双相钢的板厚确定目标抗拉强度和目标伸长率。
C、根据目标抗拉强度和目标伸长率，结合工艺卡中规定的退火温度，对历史数据进行拟合分析，确定快冷温度yi与成分系数x之间的关系：yi＝axi+b，拟合出系数a和b。具体的，在进行第一次生产测试时，会采用不同的xi(成分)和yi(生产工艺)进行测试，可以获得若干个性能结果。由于测试时会获得若干组数据，所以可以拟合出初步的a和b，然后在此基础上继续优化，扩大数据量，获得最终的a和b。
D、对待产双相钢，根据拟合出的系数a和b，利用公式T1＝ax+b来计算快冷温度，从而确定最优的冷却温度T1。
在以往退火工艺的生产方法，是不考虑双相钢实际的x值，而对于T1采用固定的工艺温度，这种情况下，在x值偏高或偏低时，由于T1是固定值，所以获得的力学性能会随着x的变化而变化，导致性能不稳定。通过对历史数据的拟合，获得了在力学性能稳定的情况下，y与x的对应关系，由此可以在后面的生产中，根据计算出某个材料的实际x值，提前计算出该材料的最佳T1值，从而获得稳定的力学性能。双相钢的目标抗拉强度和伸长率是该产品最终的特性值。在拟合过程中，选择历史数据进行拟合时，是按照该目标数值选取，故不参与计算。
实施例1：
选取板厚1.4mm的双相钢，确定出目标抗拉强度为630MPa，目标伸长率为24.5％。
如图1所示，根据工艺测试时所用的快冷温度yi与对应的成分系数xi，选取力学性能符合目标要求的部分数据(i≥50)，拟合出快冷温度yi与成分系数xi之间的关系：y＝-163.19x+891.44。因此，板厚1.4mm的双相钢，目标抗拉强度为630MPa对应拟合的a＝-163.19，b＝891.44；对于成分系数x＝2.26的双相钢，计算出最优的快冷温度为T1＝523℃；对于成分系数x＝2.30的双相钢，计算出最优的快冷温度为T1＝517℃。
因此，实施例1的双相钢经冶炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧工艺后，在连续热镀锌线上按照如下步骤进行再结晶退火：将所述双相钢加热至750℃以上，保温0.5～1分钟使其充分再结晶后，以大约15℃/s的冷却速度，冷却至523℃，再进行热浸镀锌及合金化，最后逐步冷却至室温。
实施例2：
选取板厚2.0mm的双相钢，确定出目标抗拉强度为630MPa，目标伸长率为26.5％。
如图2所示，根据历史数据拟合出快冷温度yi与成分系数xi之间的关系：y＝-238.89x+1063.5。因此，板厚2.0mm的双相钢，目标抗拉强度为630MPa对应拟合的a＝-238.89，b＝1063.5。对于成分系数x＝2.39的双相钢，计算出最优的快冷温度为T1＝514℃。
因此，实施例2的双相钢经冶炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧工艺后，在连续热镀锌线上按照如下步骤进行再结晶退火：将所述双相钢加热至750℃以上，保温0.5～1分钟使其充分再结晶后，以大约15℃/s的冷却速度，冷却至514℃，再进行热浸镀锌及合金化，最后逐步冷却至室温。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (5)
1.一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法，其特征在于，基于双相钢，经冶炼、连铸、热轧、酸洗和冷轧后，按照如下步骤进行再结晶退火：将所述双相钢加热至750℃以上，保温0.5分钟使其充分再结晶后，以10℃/s～20℃/s的冷却速度，冷却至冷却温度T1，再进行热浸镀锌及合金化，最后逐步冷却至室温；其中，所述冷却温度T1由所述双相钢的成分系数x来计算确定,其计算方法如下：
A、根据双相钢中的元素含量，计算出成分系数x，其中,x＝c×[C]+[Mn]；式中[C]为碳元素含量，[Mn]为锰元素含量,c为常数；
B、根据双相钢的板厚确定目标抗拉强度和目标伸长率；
C、根据目标抗拉强度和目标伸长率，对历史数据进行拟合分析，确定快冷温度yi与成分系数xi之间的关系：yi＝axi+b，拟合出系数a和b；
D、对待产双相钢，根据拟合出的系数a和b，利用公式T 1＝ax+b来计算本次生产的双相钢的冷却温度T1，T1的取值区间为480～560℃。
2.根据权利要求1所述的一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法，其特征在于，将所述双相钢加热至750℃以上，保温0.5分钟使其充分再结晶后，以15℃/s的冷却速度，冷却至冷却温度T1＝500～550℃，再进行热浸镀锌及合金化，最后逐步冷却至室温。
3.根据权利要求1所述的一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法，其特征在于，所述双相钢的成分质量百分比为：C：0.05％～0.09％，Si≤0.2％，Mn：1.6％～2.2％，P≤0.035％，S≤0.030％，Als：0.02％～0.06％，余量为Fe及杂质。
4.根据权利要求1或3所述的一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法，其特征在于，所述双相钢的厚度为：1.0mm～2.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种获得稳定力学性能的碳锰系590MPa级双相钢的柔性化退火方法，其特征在于，所述双相钢经过再结晶退火后的力学性能为：屈服强度：340～420MPa，抗拉强度≥590MPa，伸长率≥20％。
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| CN104593686A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-05-06 | 首钢总公司 | 一种合金化热镀锌双相钢的制备方法 |
-
2021
- 2021-08-19 CN CN202110956301.1A patent/CN113881832B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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|---|
| 退火工艺对DP590GA 双相钢组织和性能的影响;李慧远等;《金属热处理》;第46卷(第1期);第50-54页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113881832A (zh) | 2022-01-04 |
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