一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板及其製造方法

2023-09-27 05:44:00

一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板及其製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板及其製造方法，其化學成分為(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，餘量為鐵和不可避免的雜質，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於鐵素體中，σb≥540MPa；σ0.2≤380MPa、A80％≥30％以及較高的應變硬化指數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，最後採用0.25-0.35％的平整率進行平整。本發明的合金系簡單，生產工藝可靠，產品機械性能優良。
【專利說明】一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板及其製造方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及汽車用雙相鋼鋼板及其熱處理生產工藝。

【背景技術】
[0002] 近年來，由於世界範圍內能源的短缺，各國都在試圖採用高強靭性材料製作汽車 構件，以減輕汽車自重，節約能源。做為高強韌性鋼，具有鐵素體加馬氏體組織的雙相鋼，引 起人們的極大關注。
[0003] 目前，世界各國已公布生產冷軋雙相鋼板均是將含有1.0-1. 8% Mn，彡1.2% Si 或在含Μη基礎上加入少量Cr，Ni，Ti，Nb等元素的鋼，冷乳後在連續退火爐中快速加熱到 a + Y區短時保溫，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冷乳雙相鋼板的方法，即化學成份為 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，在連續退火 爐內加熱到730? -800°C之間，均熱大於20秒後以30-300°C /秒的速度冷卻到250°C以下。 [0005] 再如日本新日鐵發明了雙相鋼板的生產方法，即將一種低碳，低矽錳鋼進行下面 任一種予處理：a)在ct-γ溫度區間內，以不大於40%的壓下量完成熱軋，然後將鋼板卷 取。b)將一軋制的鋼板通過加熱則α-γ溫度區間進行分批退火，之後在α-γ溫度區間 連續退火，以不大於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方法，即把含〇· 1-0. 12% C， 0. 5-1. 7% Μη的鋼板熱軋並卷取，再把鋼卷放在730°C-900°c的連續爐內進行回火處理。從 回火溫度起向下的420°C彡T彡700°C範圍的中間溫度（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於200°C的溫度的第二步冷 卻中以100°C /秒< R2 < 300°C /秒範圍的平均冷卻速度（R2)進行冷卻。
[0007] 從上三例發明看出，現有技術中雙相鋼所採用的成份系均與本發明不同。生產這 種冷乳雙相鋼板都必須具備帶有快速冷卻裝置的連續退火設備，而建造這種設備需要巨額 的設備投資，同時受到大多數冶金工廠技術，廠地等的限制。


【發明內容】

[0008] 本發明的目的在於解決以往生產冷乳雙相鋼板所選擇的成份都必須採用連續退 火快速冷卻的設備工藝條件，才能滿足獲得鐵素體加島狀馬氏體的要求。與過去公布的 化學成分不同，本發明是採用一種新的適宜的化學成分及含量的組合，使其在緩慢加熱、 a + Y區長時間保溫、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，在目前大多數冶金工廠都不具備連續退火設備的 條件下，利用現有的罩式爐退火生產工藝就可生產冷軋雙相鋼。
[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相或 (α +γ)區，然後以超過該鋼的臨界冷卻速度，快速冷卻到Ms點以下使之避免發生珠光體 轉變，從而得到馬氏體。
[0010] 本發明用鋼設計的成分為（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，餘量為鐵和不可避免的雜質，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 體彌撒分布於鐵素體中，所述鋼板的σ b彡540Mpa ; 〇 〇· 2 < 38〇Mpa、A8〇 %彡3〇%以及〇. 2 以上的應變硬化指數η。
[0011] 該冷乳鋼板經過連鑄、熱乳和冷乳後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，最後採用0. 25-0. 35 %的平整率進行平整。
[0012] 以下對本發明所確定的成分系、含量範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. 11%時，不易得到足夠量的鐵素體，且降低了鋼的塑性。
[0014] 矽元素能擴大（α + Y)區，使臨界區熱處理的範圍加寬，矽是鐵素體形成元素，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，獲得純淨及柔 韌的鐵素體，促使碳向奧氏體相富集，提高了奧氏體淬透性。矽亦是固溶強化元素,能起到 均衡強度-延性的作用。在本發明中矽的含量為1.25-1. 35%。當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，避免鋼卷發生粘結，保護爐體不受損 害。Μη有利於降低鋼的馬氏體轉變點（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定性，保證在緩慢冷卻時減緩奧氏體向珠光 體的轉變。當Μη 2. 2〇%時，會導致焊結性能降低，並提高了鋼的成本。
[0016]用上述的化學成分組合後，鋼可在轉爐或鹼性平爐冶煉，採用爐外精煉等措施，獲 得連鑄坯，粗軋，經熱連軋機組乳制後再酸洗，冷軋成薄鋼卷，然後在罩式爐內進行熱處理， 這即是本發明的特點之一。
[0017]本發明的特點之二是鋼在罩式爐內退火時，升溫速度為20-6(TC /時，加熱溫度為 730-750?，保溫15-17小時。當升溫速度大於60°C/時，碳不能充分向y相內聚集，不利 於鐵素體與奧氏體的分離，影響富碳奧氏體的形成。當升溫速度<20。〇/時，延長了退火時 間，增加了生產成本。鋼在（α+ γ)區的保溫溫度是依據鋼中最終要求的馬氏體量而確定 的。當保溫溫度大於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。當退火溫度< 730°C時，將不足以產生足量的γ相，最終將造成鋼中馬 氏體量不足，達不到予定的強度。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，也使罩式爐內各鋼卷內外部分的溫度均勻一 致，保證鋼卷最終性能的均勻化。
[0018]退火加熱後的冷卻速度為30-50°C /時，冷卻到15(TC出爐。當冷卻速度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。退火後鋼板的平整延伸率不得大於〇.35%。因冷軋雙相鋼具有優 異的加工硬化性，大於0· 35%的平整延伸率，將使鋼的屈服強度增大，屈強比提高。並隨著 平整率的升高，鋼會逐漸失去雙相鋼的典型性能特徵。 t〇〇19] 本發明所生產的冷乳雙相鋼板，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於鐵素體中，所述 鋼板的σ b彡540Mpa ; σ 〇· 2彡380Mpa、Α80%彡30%以及0. 2以上的應變硬化指數η，具 有良好的烤漆硬化性、時效性、焊接性及點焊疲勞性能。由於具有優良的冷成型性，該發明 的產品可用於衝制汽車結構件及其他類似的工業部門上。
[0020] 本發明的優點是選擇的成分系簡單、廉價。採用的退火工藝可靠，退火設備無須增 加巨額投資，對於大多數冶金企業的現有設備及技術條件均可達到本發明的目的。
[0021] 按本發明的方法生產出的冷乳雙相鋼板的綜合機械性能可達到日本新日鐵 SAFC55D標準水平。按本發明的方法生產的產品是目前國內強度級別最高的衝壓用冷軋鋼 板。用在冷衝壓成型的部件上可減重、節能、提高部件壽命和安全係數。

【具體實施方式】
[0022] 本發明的三個實施例均是在150噸純氧頂吹轉爐冶煉。採用擋渣出鋼，噴吹等 爐外精煉措施，獲得連鑄坯，鑄坯經均熱到> 1340°C後由1150二輥可逆式初軋機乳製成 220 X 1050 X雙倍Rmm板坯。經再加熱後，由2800粗乳機及萬能乳機乳成23 X 1050 X Lmm 後進入1700熱連乳機機組軋成最終厚度。軋後用水幕噴水冷卻並卷取。經酸洗後用四輥 可逆式冷乳機軋成要求的規格。
[0023] 鋼卷在罩式爐中進行熱處理，具體工藝參數如下：
[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] 出爐後空冷至常溫，再經0. 2-0. 35%的平整率進行平整。產品的實際機械性能列 於表1，，產品的顯微組織為鐵素體加島狀馬氏體和貝氏體。產品衝制了 BJ213型吉普車、 CA141型解放車等十餘種零件，衝壓合格率100%，全部裝車使用。
[0028] 表 1
[0029]

【權利要求】
1. 一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板，其特徵在於：以重量百分比計，所述鋼板具有 如下化學成分：〇· 07-0. 11% C ;1· 25-1. 35% Si ;1· 90-2. 20%Mn ;彡 0· 003% P ;彡 0· 003% S，餘量為鐵和不可避免的雜質，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於鐵素體中，所述鋼板的 σ b彡540Mpa ; 〇 〇· 2彡380Mpa、A80%彡30%以及0· 2以上的應變硬化指數η。
2. 如權利要求1所述的一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板的製造方法，其特徵在於該 冷軋鋼板經過連鑄、熱軋和冷軋後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，最後採用 0. 25-0. 35 %的平整率進行平整。
3. 權利要求2所述的一種高強韌性汽車用冷軋雙相鋼板的製造方法，其特徵在於：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 優先權日:2014年9月17日
【發明者】朱忠良 申請人:朱忠良