具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼及其制造方法，該鋼板的成分按重量百分比（wt.%）計如下：C：0.10%～0.16％，Si：0.10%～0.50%，Mn：1.4%～2.2%，Cr：0.30%～0.79%，Ni：0.08%～0.20%，Cu：0.20%～0.50％，Nb：0.01%～0.05%，Ti：0.02%～0.05%，Al：0.015%～0.045%，P≤0.020%，S≤0.007%，N≤0.008%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。方法：按照上述化學(xué)成分經(jīng)過冶煉，連鑄，獲得鑄造板坯；板坯再加熱溫度為1250℃以上，精軋開軋溫度1040℃～1100℃，終軋溫度880℃～930℃，卷取溫度為580℃～660℃；冷軋壓下率為60%～70%；緩慢冷卻配合快速冷卻兩階段的連退退火。采用本發(fā)明可得到屈服強度達到700MPa以上，抗拉強度800MPa以上，延伸率在5%以上的具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼。
【專利說明】具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高強度冷軋雙相鋼生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于集裝箱、汽車等 的具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 對于集裝箱運輸而言，迫切需要輕質(zhì)的集裝箱以增加單次可運輸?shù)呢浳镏亓?，發(fā) 展趨勢則是越來越多地使用長45至53英尺的集裝箱。因此，制造輕質(zhì)集裝箱首先考慮的 一點就是通過制造高強度鋼以減少鋼板厚度。由于受到熱軋機組厚度方面的限制，采用熱 軋生產(chǎn)的耐候鋼板的厚度一般較厚。為了適應(yīng)鋼板減薄的需求，開發(fā)屈服強度700MPa及其 以上的超高強度冷軋耐候鋼板越來越受到集裝箱用戶的青睞，這種級別的鋼板能夠有效減 少鋼材耗用量以降低制造成本。超高強度鋼板在鋼廠生產(chǎn)比一般強度級別的鋼難度大，對 設(shè)備要求高，并且質(zhì)量控制比較難。
[0003] 國外超高強度冷軋雙相鋼連續(xù)退火過程多采用水淬+回火的方式，其冷卻能力可 以達到1000-200(TC /s，對于國內(nèi)大多數(shù)鋼廠還不具備高強鋼專用生產(chǎn)線的條件，如何在 不采用水淬+回火連退線的基礎(chǔ)上，利用國內(nèi)鋼廠現(xiàn)有連退設(shè)備采用快冷+過時效方法生 產(chǎn)700MPa級以上具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，成為國內(nèi)科研人員研發(fā)的重點。
[0004] CN101376950A公開了"一種超高強度冷軋耐候鋼板及其制造方法"。其化學(xué)成 分為：CO. 09% ?0· 16%，SiO. 20% ?0· 60%，MnL 00% ?2. 00%，P 彡 0· 030%，S 彡 0· 015%， N 彡 0· 008%，A10. 02% ?0· 06%，CuO. 20% ?0· 40%，CrO. 40% ?0· 60%，MoO. 05% ?0· 25%， (Nb+Ti) 0. 04%?0. 08%，其它為Fe和不可避免雜志。該技術(shù)的鋼，其屈服強度700? lOOOMPa、抗拉強度800?1070MPa、延伸率5?14%。但其化學(xué)成分中添加了貴重金屬Mo, 本發(fā)明與其相比，更具有成本優(yōu)勢。
[0005] CN101553586A公開了 "具有優(yōu)良耐候性的可成型高強度冷軋鋼板及其制造方 法"。其化學(xué)成分為：CO. 10% ?0· 20%，SiO. 05% ?0· 25%，MnL 0% ?2. 5%，P 彡 0· 020%， S 彡 0· 010%，A10. 02% ?0· 07%，NbO. 02% ?0· 08%，NiO. 05% ?0· 30%，CuO. 1% ?0· 5%， CrO. 8%?1. 5%，CoO. 01%?0. 10%，以及余量的鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。該文獻公開的技 術(shù)于1150至1300°C再加熱，于750至930°C的精軋溫度熱軋，于400至650°C卷取，在（Al 轉(zhuǎn)變點+30°C)至（A3轉(zhuǎn)變點或以下)連續(xù)退火。該技術(shù)的鋼屈服強度最大在500MPa以下。
[0006] CN102011060A公開了 "一種700MPa級具有優(yōu)良耐候性的冷軋鋼板及其制造方 法"。其化學(xué)成分為：CO. 03% ?0· 07%，Si 彡 0· 35%，MnO. 1% ?L 8%，P 彡 0· 020%，S 彡 0· 010%， CuO. 25% ?0· 50%，CrO. 25% ?0· 80%，NiO. 05% ?0· 30%，TiO. 06% ?0· 20%，其它余為 Fe 和 不可避免的雜質(zhì)。該文獻公開的技術(shù)在500°C至Al轉(zhuǎn)變點的溫度范圍內(nèi)使所述鋼材在罩式 退火爐中退火。這種技術(shù)僅適合小批量生產(chǎn)，難以滿足大批量生產(chǎn)的需求，且鋼卷整卷的均 勻性不易保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種一種具有耐候性的超高強度 冷軋雙相鋼及其制造方法，該鋼板屈服強度能夠達到700MPa以上，滿足集裝箱、汽車等行 業(yè)對超薄、超高強度鋼板的需求。
[0008] 本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的：
[0009] 具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，其特征在于，該鋼板的成分按重量百分比 (wt. %)計如下：C :0· 10% ?0· 16 %，Si :0· 10% ?0· 50%，Mn : 1. 4% ?2. 2%，Cr :0· 30% ? 0. 79%，Ni :0. 08% ?0. 20%，Cu :0. 20% ?0. 50%，Nb :0. 01% ?0. 05%，Ti :0. 02% ?0. 05%， Al :0· 015%?0· 045%，P彡0· 020%，S彡0· 007%，N彡0· 008%，余量為Fe以及不可避免的 雜質(zhì)。
[0010] 鋼板微觀結(jié)構(gòu)主要由鐵素體+馬氏體組成，還可能存在少量貝氏體，按面積百分 比計：鐵素體為57%-70%，馬氏體為30%-40%，貝氏體為0-3%。
[0011] 本發(fā)明成分設(shè)計理由如下：
[0012] C是重要的強化元素，提高馬氏體的強度，影響馬氏體的含量。C含量太低，同一臨 界區(qū)退火溫度加熱時鐵素體和奧氏體兩相區(qū)內(nèi)的奧氏體量減少，得到的馬氏體量也相應(yīng)減 少，難于保證強度，C含量太高不利于焊接性能，本發(fā)明鋼中C含量控制在0. 10%?0. 16%。
[0013] Si是鐵素體形成元素，它加速碳向奧氏體的偏聚，使鐵素體進一步凈化，同時Si 可以擴大鐵素體、奧氏體兩相區(qū)，使臨界區(qū)處理的溫度范圍加寬，Si含量過高不利于焊接性 和板材表面質(zhì)量，本發(fā)明鋼中Si含量控制在0. 10%?0. 50%。
[0014] Mn可提高鋼的淬透性，因而降低兩相區(qū)加熱后，冷卻過程中所獲得馬氏體的臨界 冷卻速度。但是Mn含量過高，易于形成高硬度的馬氏體帶狀組織，對組織均勻性不利，本發(fā) 明鋼中Mn含量控制在1. 4%?2. 2%。
[0015] Cr提高鋼的淬透性和耐大氣腐蝕性能，當(dāng)Cr的量超過0. 80%時會導(dǎo)致裂隙腐蝕， 并顯著增加生產(chǎn)成本，同時降低塑性和韌性，本發(fā)明鋼中Cr含量控制在0. 30%?0. 80%。
[0016] Ni提高鋼的淬透性，提高鋼的耐大氣腐蝕能力，同時與Cu -起用可以改善含Cu鋼 易于產(chǎn)生熱脆的問題，但是其價格昂貴，本發(fā)明鋼中Ni含量控制在0. 08%?0. 20%。
[0017] Cu提高鋼的淬透性和耐大氣腐蝕性能，當(dāng)加入銅的量小于0. 20%，難以保證所需 的耐蝕性，當(dāng)加入的銅的量超過0. 50%時，可能在鋼的鑄造過程中產(chǎn)生晶界裂紋，熱軋板的 表面也可能會變得粗糙。本發(fā)明鋼中Cu含量控制在0. 20%?0. 50%。
[0018] Nb是強碳氮化物形成元素，可形成細小的碳化物和氮化物，抑制奧氏體晶粒的長 大，在軋制過程中可以提高再結(jié)晶溫度，抑制奧氏體的再結(jié)晶，保持形變效果從而細化鐵素 體晶粒，并以析出物的形式強化鐵素體基體。在本發(fā)明鋼中Nb含量控制在0. 01%?0. 05%。
[0019] Ti形成高溫下非常穩(wěn)定的TiN，在熱加工前的再加熱過程中抑制奧氏體的晶粒長 大。鈦含量過低將不能得到足夠體積分數(shù)的TiN來有效阻止晶粒粗化，鈦含量過高將導(dǎo)致 粗大的液態(tài)析出TiN的出現(xiàn)而不能起到阻止晶粒長大的作用。本發(fā)明鋼中Ti含量控制在 0. 02% ?0. 05%。
[0020] Al為脫氧和晶粒調(diào)整而加入的，能與氮結(jié)合，消除氮的危害，且可細化晶粒，當(dāng)鋁 加入過量時，鋼中形成的夾雜物增加而使鋼的可加工性劣化。本發(fā)明鋼中Al含量控制在 0.015% ?0. 045%。
[0021] N是冶煉過程中存在的元素，需要將其控制在一定的范圍。在本發(fā)明中控制 N 彡 0· 008%，優(yōu)選為 N 彡 0· 006%。
[0022] P和S為鋼中雜質(zhì)元素，顯著降低塑韌性和焊接性能，控制較低的P、S有利于提高 性能。本發(fā)明鋼中控制P彡〇. 020%，S彡0. 007%。
[0023] 具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼的制造方法，包括冶煉一連鑄一加熱一熱軋一 冷軋一連續(xù)退火一平整，
[0024] (1)按照上述化學(xué)成分經(jīng)過冶煉，連鑄，獲得鑄造板坯；
[0025] (2)將所述鑄造板坯經(jīng)過加熱、熱軋工序，制得熱軋板，再加熱溫度為1250°C以上， 精軋開軋溫度10401：?11001：，終軋溫度8801：?9301：，卷取溫度為5801：?6601： ;
[0026] (3 )冷軋壓下率為60%?70% ;
[0027] (4)連續(xù)退火采用750°C?810°C保溫IlOs?170s，750°C?810°C保溫，如果低 于750°C，則不能形成足夠的奧氏體，如果溫度超過810°C，則會由于奧氏體的體積分數(shù)增 力口，奧氏體中碳和合金元素減少，奧氏體島的淬透性下降；并以3°C /s?KTC /s速度噴氣 冷卻到680°C?710°C，該段冷卻保證奧氏體少分解。溫度過低，造成奧氏體過多分解，溫 度過高，則不利于板形；接著以40°C /s?60°C /s的冷速噴氣冷卻到200°C?260°C，為了 保證奧氏體充分向馬氏體轉(zhuǎn)變，必須加大冷速。溫度高于260°C，馬氏體量不夠；溫度低于 200°C，超出設(shè)備能力極限；然后再加熱到340°C?400°C回火300s?520s，過時效溫度過 低，馬氏體島不能分解，導(dǎo)致屈服強度不足；過時效溫度過高，馬氏體島分解過多，導(dǎo)致抗拉 強度下降過多，不能滿足要求；
[0028] (5)再經(jīng)過0.8%?1.4%平整延伸率進行平整，平整是冷軋生產(chǎn)的重要工序，主要 作用是消除退火帶鋼的屈服平臺。本發(fā)明之所以采用〇. 8%以上的平整延伸率，是為了使帶 鋼重新發(fā)生加工硬化，提高屈服強度，而高于1. 4%超出設(shè)備能力。
[0029] 本發(fā)明通過合理的成分設(shè)計并配以適宜的連退工藝，在適中的碳和合金元素的含 量下，獲得具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，鋼板屈服強度達到700MPa以上，抗拉強度 800MPa以上，延伸率在5%以上的具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，并具有細晶粒鐵素體 與馬氏體雙相組織，，還可能存在少量貝氏體，按面積百分比計：鐵素體為57%-70%，馬氏體 為30%-40%，貝氏體為0-3%，鐵素體平均晶粒尺寸為2. 2 μ m，另外在鐵素體基體上還分布著 一定量的合金滲碳體。采用氣冷+過時效的連續(xù)退火方式就可以生產(chǎn)，不需要帶有水淬能 力的連續(xù)退火設(shè)備，免除酸洗的工序，表面質(zhì)量更好，更容易生產(chǎn)，適用于集裝箱和汽車等 行業(yè)的輕量化發(fā)展需求，具有一定的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明鋼實施例2的顯微組織圖。
[0031] 圖2為本發(fā)明鋼實施例2的析出相。
[0032] 圖3為本發(fā)明鋼實施例2的能譜照片。

【具體實施方式】
[0033] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0034] 本發(fā)明實施例根據(jù)技術(shù)方案的組分配比，進行冶煉、連鑄、乳制、連續(xù)退火、平整。 本發(fā)明實施例鋼的冶煉成分見表1。本發(fā)明實施例鋼的主要工藝參數(shù)見表2。本發(fā)明實施 例鋼的性能見表3。本發(fā)明實施例鋼鹽霧腐蝕試驗結(jié)果見表4。
[0035] 表1本發(fā)明實施例鋼的冶煉成分，wt%
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，其特征在于，該鋼板的成分按重量百分比 (wt. %)計如下：C :0? 10% ?0? 16 %，Si :0? 10% ?0? 50%，Mn : 1. 4% ?2. 2%，Cr :0? 30% ? 0. 79%，Ni :0. 08% ?0. 20%，Cu :0. 20% ?0. 50%，Nb :0. 01% ?0. 05%，Ti :0. 02% ?0. 05%， A1 :0? 015%?0? 045%，P彡0? 020%，S彡0? 007%，N彡0? 008%，余量為Fe以及不可避免的 雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，其特征在于，鋼板微觀 結(jié)構(gòu)主要由鐵素體+馬氏體組成，還可能存在少量貝氏體，按面積百分比計：鐵素體為 57%-70%，馬氏體為30%-40%，貝氏體為0-3%。
3. 如權(quán)利要求1或2中所述的具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，其特征在于，所述鋼 板，其屈服強度為700MPa以上，抗拉強度為800MPa以上，延伸率A5Q_為5%以上。
4. 一種如權(quán)利要求1?3任一所述的具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼的制造方法， 包括冶煉一連鑄一加熱一熱軋一冷軋一連續(xù)退火一平整，其特征在于： (1) 按照上述化學(xué)成分經(jīng)過冶煉，連鑄，獲得鑄造板坯； (2) 將所述鑄造板坯經(jīng)過加熱、熱軋工序，制得熱軋板，再加熱溫度為1250°C以上，精軋 開軋溫度1040°C?1KKTC，終軋溫度880°C?930°C，卷取溫度為580°C?660°C ; (3) 冷軋壓下率為60%?70% ; (4) 連續(xù)退火采用750°C?810°C保溫110s?170s，并以3°C /s?10°C /s速度噴氣 冷卻到680°C?710°C，接著以40°C /s?60°C /s的冷速噴氣冷卻到200°C?260°C，然后 再加熱到340°C?400°C回火300s?520s ; (5) 平整延伸率為0. 8%?1. 4%。
【文檔編號】C22C38/58GK104419878SQ201310398861
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】劉志偉, 劉仁東, 陳昕, 郭曉宏, 劉鳳蓮, 叢勁松, 黃秋菊, 王靜, 金紀勇, 楊玉 申請人:鞍鋼股份有限公司