一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板及其制造方法，其化學(xué)成分為(按重量百分比計)：0.07-0.11％C；1.25-1.35％Si；1.90-2.20％Mn；≤0.003％P；≤0.003％S，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，所述鋼板1/4厚度處的組織為多邊形鐵素體、4-11vol.％的島狀馬氏體及少量貝氏體(2－5vol.％)，所述島狀馬氏體彌撒分布于鐵素體中，σb≥540MPa；σ0.2≤380MPa、A80％≥30％以及較高的應(yīng)變硬化指數(shù)n(0.2以上)；該鋼板的熱處理制度為：以20-60℃/時的升溫速度加熱至溫度730-750℃，保溫15-17小時，再以30-50℃/時的速度降到150℃以下出爐，最后采用0.25-0.35％的平整率進行平整。本發(fā)明的合金系簡單，生產(chǎn)工藝可靠，產(chǎn)品機械性能優(yōu)良。
【專利說明】一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車用雙相鋼鋼板及其熱處理生產(chǎn)工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于世界范圍內(nèi)能源的短缺，各國都在試圖采用高強靭性材料制作汽車 構(gòu)件，以減輕汽車自重，節(jié)約能源。做為高強韌性鋼，具有鐵素體加馬氏體組織的雙相鋼，引 起人們的極大關(guān)注。
[0003] 目前，世界各國已公布生產(chǎn)冷軋雙相鋼板均是將含有1.0-1. 8% Mn，彡1.2% Si 或在含Μη基礎(chǔ)上加入少量Cr，Ni，Ti，Nb等元素的鋼，冷乳后在連續(xù)退火爐中快速加熱到 a + Y區(qū)短時保溫，再以超過鋼的臨界冷卻速度加速冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)變點以下，來獲得所需 要的鐵素體加馬氏體組織。
[0004] 例如日本新日鐵公司公開了一種生產(chǎn)冷乳雙相鋼板的方法，即化學(xué)成份為 0· 01-0· 12% C ;1. 0-1. 8% Μη 1. 2% Si以及少量Cr，Cu，Ni等元素的鋼板，在連續(xù)退火 爐內(nèi)加熱到730? -800°C之間，均熱大于20秒后以30-300°C /秒的速度冷卻到250°C以下。 [0005] 再如日本新日鐵發(fā)明了雙相鋼板的生產(chǎn)方法，即將一種低碳，低硅錳鋼進行下面 任一種予處理：a)在ct-γ溫度區(qū)間內(nèi)，以不大于40%的壓下量完成熱軋，然后將鋼板卷 取。b)將一軋制的鋼板通過加熱則α-γ溫度區(qū)間進行分批退火，之后在α-γ溫度區(qū)間 連續(xù)退火，以不大于10. 000°C /min的速度冷卻。
[0006] 德國一家鋼鐵公司公開了一種雙相薄鋼板的生產(chǎn)方法，即把含〇· 1-0. 12% C， 0. 5-1. 7% Μη的鋼板熱軋并卷取，再把鋼卷放在730°C-900°c的連續(xù)爐內(nèi)進行回火處理。從 回火溫度起向下的420°C彡T彡700°C范圍的中間溫度（T)的第一步冷卻中，其平均冷卻速 度（R1)為1°C /秒彡R1彡30°C /秒，而從中間溫度向下到不大于200°C的溫度的第二步冷 卻中以100°C /秒< R2 < 300°C /秒范圍的平均冷卻速度（R2)進行冷卻。
[0007] 從上三例發(fā)明看出，現(xiàn)有技術(shù)中雙相鋼所采用的成份系均與本發(fā)明不同。生產(chǎn)這 種冷乳雙相鋼板都必須具備帶有快速冷卻裝置的連續(xù)退火設(shè)備，而建造這種設(shè)備需要巨額 的設(shè)備投資，同時受到大多數(shù)冶金工廠技術(shù)，廠地等的限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于解決以往生產(chǎn)冷乳雙相鋼板所選擇的成份都必須采用連續(xù)退 火快速冷卻的設(shè)備工藝條件，才能滿足獲得鐵素體加島狀馬氏體的要求。與過去公布的 化學(xué)成分不同，本發(fā)明是采用一種新的適宜的化學(xué)成分及含量的組合，使其在緩慢加熱、 a + Y區(qū)長時間保溫、慢速冷卻的工藝下，獲得所需的雙相組織，提供一種具有540Mpa強度 和良好綜合性能的冷軋雙相鋼板。這樣，在目前大多數(shù)冶金工廠都不具備連續(xù)退火設(shè)備的 條件下，利用現(xiàn)有的罩式爐退火生產(chǎn)工藝就可生產(chǎn)冷軋雙相鋼。
[0009] 眾所周知，為了在低碳低合金鋼中獲得馬氏體組織，都必須將鋼加熱到Y(jié)相或 (α +γ)區(qū)，然后以超過該鋼的臨界冷卻速度，快速冷卻到Ms點以下使之避免發(fā)生珠光體 轉(zhuǎn)變，從而得到馬氏體。
[0010] 本發(fā)明用鋼設(shè)計的成分為（重量百分比）0.07-0. ll%C;1.25-1.35 %Si; 1. 90-2. 20% Μη ;彡0· 003% P ;彡0. 003% S，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，所述鋼板1/4厚 度處的組織為多邊形鐵素體、4-11vol. %的島狀馬氏體及2-5vol. %貝氏體，所述島狀馬氏 體彌撒分布于鐵素體中，所述鋼板的σ b彡540Mpa ; 〇 〇· 2 < 38〇Mpa、A8〇 %彡3〇%以及〇. 2 以上的應(yīng)變硬化指數(shù)η。
[0011] 該冷乳鋼板經(jīng)過連鑄、熱乳和冷乳后在罩式爐進行熱處理，以20-60°C /時的升溫 速度加熱至溫度730-750°C，保溫15-17小時，再以30_50°C /時的速度降到150°C以下出 爐，最后采用0. 25-0. 35 %的平整率進行平整。
[0012] 以下對本發(fā)明所確定的成分系、含量范圍及熱處理工藝制度給予說明。
[0013] 碳量為0. 〇7-0· 11%。如C <0· 〇7%時,不易得到馬氏體組織且使鋼的強度降低。 當(dāng)C > 0. 11%時，不易得到足夠量的鐵素體，且降低了鋼的塑性。
[0014] 硅元素能擴大（α + Y)區(qū)，使臨界區(qū)熱處理的范圍加寬，硅是鐵素體形成元素，使 鋼在熱處理過程中能降氏鐵素體中的含碳量，促進了多邊形鐵素體的析出，獲得純凈及柔 韌的鐵素體，促使碳向奧氏體相富集，提高了奧氏體淬透性。硅亦是固溶強化元素,能起到 均衡強度-延性的作用。在本發(fā)明中硅的含量為1.25-1. 35%。當(dāng)Si <1.25%時，保證不 了鋼中的鐵素體量，并降低了鋼的淬透性。當(dāng)Si > I.35%時，不能得到強塑性的良好匹配。 _5] 錳是提高鋼的淬透性的有效元素，鋼中含Μη量為1. 9-2. 2%，較高的Μη量能強烈 降低鋼的臨界點，以保持鋼在較低溫度下進入兩相區(qū)，避免鋼卷發(fā)生粘結(jié)，保護爐體不受損 害。Μη有利于降低鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變點（Ms)，特別在緩慢加熱及高溫長時間保溫期間， Μη可 大量向奧氏體富集，從而提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，保證在緩慢冷卻時減緩奧氏體向珠光 體的轉(zhuǎn)變。當(dāng)Μη < 1. 9〇%時，鋼的淬透性得不到保證，即在本工藝?yán)鋮s條件下不易生成馬 氏體組織。當(dāng)Μη > 2. 2〇%時，會導(dǎo)致焊結(jié)性能降低，并提高了鋼的成本。
[0016]用上述的化學(xué)成分組合后，鋼可在轉(zhuǎn)爐或堿性平爐冶煉，采用爐外精煉等措施，獲 得連鑄坯，粗軋，經(jīng)熱連軋機組乳制后再酸洗，冷軋成薄鋼卷，然后在罩式爐內(nèi)進行熱處理， 這即是本發(fā)明的特點之一。
[0017]本發(fā)明的特點之二是鋼在罩式爐內(nèi)退火時，升溫速度為20-6(TC /時，加熱溫度為 730-750?，保溫15-17小時。當(dāng)升溫速度大于60°C/時，碳不能充分向y相內(nèi)聚集，不利 于鐵素體與奧氏體的分離，影響富碳奧氏體的形成。當(dāng)升溫速度<20。〇/時，延長了退火時 間，增加了生產(chǎn)成本。鋼在（α+ γ)區(qū)的保溫溫度是依據(jù)鋼中最終要求的馬氏體量而確定 的。當(dāng)保溫溫度大于750°C時，將會使γ相增多，從而減少了 γ相中的c、Mn含量，降低了 鋼的淬透性，使鋼在慢的冷卻速度下不易獲得馬氏體組織，同時溫度高也影響罩式爐的爐 體壽命和鋼卷粘結(jié)。當(dāng)退火溫度< 730°C時，將不足以產(chǎn)生足量的γ相，最終將造成鋼中馬 氏體量不足，達(dá)不到予定的強度。保溫時間為15-17小時，最佳為16小時。保溫時間彡15 小時是為保證鋼中C，Μη充分向γ相中偏聚，也使罩式爐內(nèi)各鋼卷內(nèi)外部分的溫度均勻一 致，保證鋼卷最終性能的均勻化。
[0018]退火加熱后的冷卻速度為30-50°C /時，冷卻到15(TC出爐。當(dāng)冷卻速度< 3(TC / 時時，用上述化學(xué)成f的鋼將得不到雙相組織。當(dāng)冷卻速度>5(rc/時時，則鋼的馬 氏體量將會增加，提高了鋼的強度，而且也受到罩式爐退火工藝的限制。冷卻速度波動 在30-5〇°C /時時，鋼中馬氏體量變化不大，鋼的成分與工藝條件有良好匹配，均能得到 540Mpa強度的雙相鋼。退火后鋼板的平整延伸率不得大于〇.35%。因冷軋雙相鋼具有優(yōu) 異的加工硬化性，大于0· 35%的平整延伸率，將使鋼的屈服強度增大，屈強比提高。并隨著 平整率的升高，鋼會逐漸失去雙相鋼的典型性能特征。 t〇〇19] 本發(fā)明所生產(chǎn)的冷乳雙相鋼板，鋼板1/4厚度處的組織為多邊形鐵素體、 4-llvoL %的島狀馬氏體及2-5ν〇1· %貝氏體，所述島狀馬氏體彌撒分布于鐵素體中，所述 鋼板的σ b彡540Mpa ; σ 〇· 2彡380Mpa、Α80%彡30%以及0. 2以上的應(yīng)變硬化指數(shù)η，具 有良好的烤漆硬化性、時效性、焊接性及點焊疲勞性能。由于具有優(yōu)良的冷成型性，該發(fā)明 的產(chǎn)品可用于沖制汽車結(jié)構(gòu)件及其他類似的工業(yè)部門上。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點是選擇的成分系簡單、廉價。采用的退火工藝可靠，退火設(shè)備無須增 加巨額投資，對于大多數(shù)冶金企業(yè)的現(xiàn)有設(shè)備及技術(shù)條件均可達(dá)到本發(fā)明的目的。
[0021] 按本發(fā)明的方法生產(chǎn)出的冷乳雙相鋼板的綜合機械性能可達(dá)到日本新日鐵 SAFC55D標(biāo)準(zhǔn)水平。按本發(fā)明的方法生產(chǎn)的產(chǎn)品是目前國內(nèi)強度級別最高的沖壓用冷軋鋼 板。用在冷沖壓成型的部件上可減重、節(jié)能、提高部件壽命和安全系數(shù)。

【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明的三個實施例均是在150噸純氧頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉。采用擋渣出鋼，噴吹等 爐外精煉措施，獲得連鑄坯，鑄坯經(jīng)均熱到> 1340°C后由1150二輥可逆式初軋機乳制成 220 X 1050 X雙倍Rmm板坯。經(jīng)再加熱后，由2800粗乳機及萬能乳機乳成23 X 1050 X Lmm 后進入1700熱連乳機機組軋成最終厚度。軋后用水幕噴水冷卻并卷取。經(jīng)酸洗后用四輥 可逆式冷乳機軋成要求的規(guī)格。
[0023] 鋼卷在罩式爐中進行熱處理，具體工藝參數(shù)如下：
[0024] 實施例1 :鋼板厚1. 4ram，退火工藝為：升溫速度58°C /時，退火溫度740°C，保溫 15小時，平均冷卻速度38. 9°C /時，150?出爐。
[0025] 實施例2 :鋼板厚1. 8mm，退火工藝為：升溫速度52°C /時，退火溫度750°C，保溫 16小時，平均冷卻速度35. 2°C /時，120°C出爐。
[0026] 實施例3 :鋼板厚2. 0睡，退火工藝為：升溫速度43? /時，退火溫度730°C，保溫 17小時，平均冷卻速度為47. 1°C /時，90°C出爐。
[0027] 出爐后空冷至常溫，再經(jīng)0. 2-0. 35%的平整率進行平整。產(chǎn)品的實際機械性能列 于表1，，產(chǎn)品的顯微組織為鐵素體加島狀馬氏體和貝氏體。產(chǎn)品沖制了 BJ213型吉普車、 CA141型解放車等十余種零件，沖壓合格率100%，全部裝車使用。
[0028] 表 1
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板，其特征在于：以重量百分比計，所述鋼板具有 如下化學(xué)成分：〇· 07-0. 11% C ;1· 25-1. 35% Si ;1· 90-2. 20%Mn ;彡 0· 003% P ;彡 0· 003% S，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，所述鋼板1/4厚度處的組織為多邊形鐵素體、4-llvol. % 的島狀馬氏體及2 - 5vol. %貝氏體，所述島狀馬氏體彌撒分布于鐵素體中，所述鋼板的 σ b彡540Mpa ; 〇 〇· 2彡380Mpa、A80%彡30%以及0· 2以上的應(yīng)變硬化指數(shù)η。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板的制造方法，其特征在于該 冷軋鋼板經(jīng)過連鑄、熱軋和冷軋后在罩式爐進行熱處理，以20-60°C /時的升溫速度加熱至 溫度730-750°C，保溫15-17小時，再以30-50°C /時的速度降到150°C以下出爐，最后采用 0. 25-0. 35 %的平整率進行平整。
3. 權(quán)利要求2所述的一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板的制造方法，其特征在于：該 鋼板在罩式爐被加熱到740°C時，保溫時間為16小時。
【文檔編號】C22C38/04GK104233057SQ201410476859
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】朱忠良 申請人:朱忠良