CN114480957A - 一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢及其制造方法 - Google Patents

一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢及其生产方法，钢中化学成分按重量百分比计为C:0.18％～0.22％，Si:1.3％～1.6％,Mn:1.8％～2.2％,P≤0.02％，S≤0.005％，Al≤0.1％，B:0.001％～0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。与同级别的传统DP钢相比，本发明所述双相钢具有更好的成形性，解决了传统双相钢在复杂零件冲压过程中成形困难的问题；而与同级别的其它第三代先进高强钢相比，本发明所述双相钢具有较低的合金添加量和相对简单的工艺控制路线，成本显著降低。

Description

一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及先进高强钢技术领域，尤其涉及一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢及其制造方法。
背景技术
先进高强钢(AHSS)主要包括双相钢(DP)、相变诱导塑性(TRIP)钢、马氏体(M)钢、复相钢(CP)、热成形(HF)钢和孪晶诱导塑性(TWIP)钢；其强度在500MPa到1500MPa之间，具有很好吸能性，在汽车轻量化和提高安全性方面起着非常重要的作用，已经广泛应用于汽车工业，主要应用于汽车结构件、安全件和加强件如A/B/C柱、车门槛、前后保险杠、车门防撞梁、横梁、纵梁、座椅滑轨等零件。
随着先进高强钢的更新换代，其发展越来越注重目的性与功能性。目前对于DP钢而言，生产技术、力学性能特征以及应用特征已经很成熟，但是随着汽车车身零件冲压要求的提高，对材料成形性能也提出了更高的要求。
传统DP钢的显微组织是由软相的铁素体和硬相的马氏体组成。这种由软硬两相组成的显微组织具有优良的力学性能，如低的屈服强度、高的加工硬化率和良好的均匀延伸率，因此得到了广泛应用。但传统DP钢与同级别TRIP钢、Q&P钢、TBF钢相比，其延展性和加工硬化性能仍有差距，因此限制了DP钢的大范围应用，尤其是在复杂零件成形上的应用。
在不改变DP钢材料基础设计理念的前提下，通过组织调控，引入亚稳奥氏体和贝氏体组织可实现传统DP钢整体性能的进一步提升，从而拓宽DP钢的应用范围和应用前景。该钢种目前被定义为具有高延展性的双相钢(Dual Phase with High Ductility，简称DH),已被世界汽车钢联盟归类至第三代先进高强钢中。另外，新一代高强钢的发展越来越注重多相间的相互作用与协调变形能力以便提高经济效益，这使得先进高强钢的组织与力学性能之间的关系越来越复杂，因此含有亚稳奥氏体的多相先进高强钢的组织和力学性能的分析与调控研究一直都是热点。
综上，对于传统DP钢而言，其塑形和加工硬化性均不及第三代先进高强钢，限制了DP钢的应用范围，无法满足日益复杂零件冲压要求。而本发明要解决的正是在不改变材料强度指标的前提下，如何进一步提升材料的延展性，满足复杂零件成形特征的要求，进而拓宽双相钢的应用范围。
发明内容
本发明提供了一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢及其制造方法，与同级别的传统DP钢相比，本发明所述双相钢具有更好的成形性，解决了传统双相钢在复杂零件冲压过程中成形困难的问题；而与同级别的其它第三代先进高强钢相比，本发明所述双相钢具有较低的合金添加量和相对简单的工艺控制路线，成本显著降低。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢，钢中化学成分按重量百分比计为C:0.18％～0.22％，Si:1.3％～1.6％,Mn:1.8％～2.2％,P≤0.02％，S≤0.005％，Al≤0.1％，B:0.001％～0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢中化学成分按重量百分比计还包含Cr：0％～0.3％，Mo：0％～0.3％。
钢中化学成分按重量百分比计Si+Al≥1.5％。
钢的微观组织中按体积百分比计，铁素体+贝氏体50％～70％，马氏体20％～40％，残余奥氏体5％～10％。
成品钢板的力学性能为：屈服强度700～850MPa，抗拉强度：980～1180MPa，A80纵向的断后延伸率≥13％。
一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢的制造方法，生产过程包括炼钢、连铸、板坯加热、热轧、层流冷却、卷取、缓冷坑缓冷、酸洗、冷轧、连退及平整工序；其中：
1)铸坯在步进式加热炉中加热保温，保温温度为1200℃～1240℃，出炉后用高压水除磷，粗轧机入口温度为1100℃～1150℃，精轧机终轧温度为850℃～910℃，层流冷却后卷取，卷取温度为550℃～610℃，缓冷坑缓冷72h以上，冷轧总压下率为50％～60％；
2)冷硬卷上热镀锌线首先进行表面清理，随后进入连续退火炉，连续退火炉包括加热段、保温段和冷却段；加热段温度为850℃～900℃；保温段温度850℃～900℃，保温段露点温度：-30℃～-50℃；快冷温度400℃～450℃，炉鼻子露点温度：-30℃～-50℃；生产线速度60～80℃/min；快冷段冷却速率≥25℃/s；过时效段温度450℃～480℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)与同级别的传统DP钢相比，本发明所述双相钢具有较高的整体成形性和局部成形性；本发明通过对热轧工艺和镀锌连续退火工艺进行改进，调控钢的微观组织中铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体的百分含量，显著提升了双相钢的整体成形性能，所生产双相钢的断后延伸率可达13％以上，改善成形性后的DP钢更适合复杂零件的冲压成形；
2)与同级别的其它第三代先进高强钢相比，本发明所述双相钢具有较低的合金添加量和相对简单的工艺控制路线，成本显著降低；
3)第三代先进高强钢(如Q&P、TBF等)在应用过程中具有焊接性较差、氢致延迟开裂、液态金属脆性以及局部成形性较差等问题，本发明所述双相钢具有优异的焊接性能、抗氢脆性能以及抗液态金属脆性特征，拓宽了该钢种的应用范围和应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1所生产DP980DH的金相组织照片一。
图2是本发明实施例1所生产DP980DH的金相组织照片二。
图3是本发明所述DP980DH与传统DP980的拉伸试验应力应变曲线图。
具体实施方式
本发明所述一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢，钢中化学成分按重量百分比计为C:0.18％～0.22％，Si:1.3％～1.6％,Mn:1.8％～2.2％,P≤0.02％，S≤0.005％，Al≤0.1％，B:0.001％～0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
钢中化学成分按重量百分比计还包含Cr：0％～0.3％，Mo：0％～0.3％。
钢中化学成分按重量百分比计Si+Al≥1.5％。
钢的微观组织中按体积百分比计，铁素体+贝氏体50％～70％，马氏体20％～40％，残余奥氏体5％～10％。
成品钢板的力学性能为：屈服强度700～850MPa，抗拉强度：980～1180MPa，A80纵向的断后延伸率≥13％。
一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢的制造方法，生产过程包括炼钢、连铸、板坯加热、热轧、层流冷却、卷取、缓冷坑缓冷、酸洗、冷轧、连退及平整工序；其中：
1)铸坯在步进式加热炉中加热保温，保温温度为1200℃～1240℃，出炉后用高压水除磷，粗轧机入口温度为1100℃～1150℃，精轧机终轧温度为850℃～910℃，层流冷却后卷取，卷取温度为550℃～610℃，缓冷坑缓冷72h以上，冷轧总压下率为50％～60％；
2)冷硬卷上热镀锌线首先进行表面清理，随后进入连续退火炉，连续退火炉包括加热段、保温段和冷却段；加热段温度为850℃～900℃；保温段温度850℃～900℃，保温段露点温度：-30℃～-50℃；快冷温度400℃～450℃，炉鼻子露点温度：-30℃～-50℃；生产线速度60～80℃/min；快冷段冷却速率≥25℃/s；过时效段温度450℃～480℃。
本发明通过提高钢中碳含量，避免了贵重金属Cr，Mo，Ti，Nb的添加，从而显著降低了材料成本。通过添加Si元素来抑制碳化物的形成，进而使亚稳奥氏体富碳充足并稳定保留至室温。同时，在热镀锌过程中通过预氧化技术并配合调整连续退火炉的露点，可完全消除因Si元素添加而导致的热镀锌表面质量较差的风险，成品钢板表面质量显著改善，产品的竞争力提升明显。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例】
本实施例中，成形性好的980MPa级热镀锌双相钢(以下简称DP980DH)的化学成分组成如表1所示，过程工艺参数控制如表2所示，成品钢板的力学性能如表3所示。
表1钢中化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Al B Cr Mo Si+Al
1 0.195 1.43 2.08 0.011 0.0042 0.094 0.0038 0 0 1.524
2 0.217 1.52 2.15 0.009 0.0033 0.096 0.0017 0.18 0.09 1.616
3 0.198 1.21 1.86 0.004 0.0006 0.088 0.0043 0 0.24 1.298
4 0.203 1.37 1.93 0.015 0.0049 0.059 0.0029 0.08 0 1.429
5 0.188 1.46 1.99 0.019 0.0028 0.075 0.0038 0.11 0.26 1.535
表2过程工艺参数控制
Figure BDA0003428718770000041
表3成品钢板的力学性能
实施例 屈服强度,MPa 抗拉强度,MPa A80纵向的断后延伸率,％
1 745 1102 16.8
2 784 1095 15.9
3 732 998 15.7
4 757 1094 16.1
5 765 1121 16.5
如图1所示，是本发明实施例1所生产DP980DH在光学显微镜下的金相组织照片，如图2所示，是本发明实施例1所生产DP980DH在电镜显微镜下的金相组织照片。
如图3所示，分别为传统DP980和改进延展性DP980(简称)的拉伸试验应力应变曲线，从图中可以明显看出，DP980DH在保持了传统DP980的强度水平基础上，塑形指标显著提升，尤其是均匀延伸率和总延伸率，这对材料后续的成形性能提升是十分有益的。而DP980DH塑形指标的提升是通过微观组织调控来实现，具体来说是通过在现有传统DP钢的组织中引入亚稳奥氏体和少量贝氏体组织来实现，即充分利用亚稳奥氏体的TRIP效应来改善材料的塑形，其与同级别TRIP钢、Q&P钢、TBF钢在成分理念和工艺控制上均有本质区别，因此从生产控制难易程度以及成分方面DP980DH均有优势。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为C:0.18％～0.22％，Si:1.3％～1.6％,Mn:1.8％～2.2％,P≤0.02％，S≤0.005％，Al≤0.1％，B:0.001％～0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计还包含Cr：0％～0.3％，Mo：0％～0.3％。
3.根据权利要求1所述的一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计Si+Al≥1.5％。
4.根据权利要求1所述的一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢，其特征在于，钢的微观组织中按体积百分比计，铁素体+贝氏体50％～70％，马氏体20％～40％，残余奥氏体5％～10％。
5.根据权利要求1所述的一种成形性好的980MPa级热镀锌双相钢，其特征在于，成品钢板的力学性能为：屈服强度700～850MPa，抗拉强度：980～1180MPa，A80纵向的断后延伸率≥13％。
6.如权利要求1～5任意一种所述成形性好的980MPa级热镀锌双相钢的制造方法，其特征在于，包括炼钢、连铸、板坯加热、热轧、层流冷却、卷取、缓冷坑缓冷、酸洗、冷轧、连退及平整工序；其中：
1)铸坯在步进式加热炉中加热保温，保温温度为1200℃～1240℃，出炉后用高压水除磷，粗轧机入口温度为1100℃～1150℃，精轧机终轧温度为850℃～910℃，层流冷却后卷取，卷取温度为550℃～610℃，缓冷坑缓冷72h以上，冷轧总压下率为50％～60％；
2)冷硬卷上热镀锌线首先进行表面清理，随后进入连续退火炉，连续退火炉包括加热段、保温段和冷却段；加热段温度为850℃～900℃；保温段温度850℃～900℃，保温段露点温度：-30℃～-50℃；快冷温度400℃～450℃，炉鼻子露点温度：-30℃～-50℃；生产线速度60～80℃/min；快冷段冷却速率≥25℃/s；过时效段温度450℃～480℃。
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US20140166163A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 Thyssenkrupp Steel Usa, Llc Process for making cold-rolled dual phase steel sheet
CN112048681A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 鞍钢股份有限公司 一种980MPa级高成形性冷轧DH钢及其制备方法
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