具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼及其製造方法
2023-05-08 22:22:51
具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼及其製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼及其製造方法，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%，餘量為Fe以及不可避免的雜質。方法：按照上述化學成分經過冶煉，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。採用本發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製造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於高強度冷軋雙相鋼生產【技術領域】，尤其涉及一種用於貨櫃、汽車等 的具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼及其製造方法。
【背景技術】
[0002] 對於貨櫃運輸而言，迫切需要輕質的貨櫃以增加單次可運輸的貨物重量，發 展趨勢則是越來越多地使用長45至53英尺的貨櫃。因此，製造輕質貨櫃首先考慮的 一點就是通過製造高強度鋼以減少鋼板厚度。由於受到熱軋機組厚度方面的限制，採用熱 軋生產的耐候鋼板的厚度一般較厚。為了適應鋼板減薄的需求，開發屈服強度700MPa及其 以上的超高強度冷軋耐候鋼板越來越受到貨櫃用戶的青睞，這種級別的鋼板能夠有效減 少鋼材耗用量以降低製造成本。超高強度鋼板在鋼廠生產比一般強度級別的鋼難度大，對 設備要求高，並且質量控制比較難。
[0003] 國外超高強度冷軋雙相鋼連續退火過程多採用水淬+回火的方式，其冷卻能力可 以達到1000-200(TC /s，對於國內大多數鋼廠還不具備高強鋼專用生產線的條件，如何在 不採用水淬+回火連退線的基礎上，利用國內鋼廠現有連退設備採用快冷+過時效方法生 產700MPa級以上具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，成為國內科研人員研發的重點。
[0004] CN101376950A公開了"一種超高強度冷軋耐候鋼板及其製造方法"。其化學成 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和不可避免雜誌。該技術的鋼，其屈服強度700? lOOOMPa、抗拉強度800?1070MPa、延伸率5?14%。但其化學成分中添加了貴重金屬Mo, 本發明與其相比，更具有成本優勢。
[0005] CN101553586A公開了 "具有優良耐候性的可成型高強度冷軋鋼板及其製造方 法"。其化學成分為：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%，以及餘量的鐵和其它不可避免的雜質。該文獻公開的技 術於1150至1300°C再加熱，於750至930°C的精軋溫度熱軋，於400至650°C卷取，在（Al 轉變點+30°C)至（A3轉變點或以下)連續退火。該技術的鋼屈服強度最大在500MPa以下。
[0006] CN102011060A公開了 "一種700MPa級具有優良耐候性的冷軋鋼板及其製造方 法"。其化學成分為：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%，其它餘為 Fe 和 不可避免的雜質。該文獻公開的技術在500°C至Al轉變點的溫度範圍內使所述鋼材在罩式 退火爐中退火。這種技術僅適合小批量生產，難以滿足大批量生產的需求，且鋼卷整卷的均 勻性不易保證。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在於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 冷軋雙相鋼及其製造方法，該鋼板屈服強度能夠達到700MPa以上，滿足貨櫃、汽車等行 業對超薄、超高強度鋼板的需求。
[0008] 本發明目的是這樣實現的：
[0009] 具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，其特徵在於，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%，餘量為Fe以及不可避免的 雜質。
[0010] 鋼板微觀結構主要由鐵素體+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] 本發明成分設計理由如下：
[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 界區退火溫度加熱時鐵素體和奧氏體兩相區內的奧氏體量減少，得到的馬氏體量也相應減 少，難於保證強度，C含量太高不利於焊接性能，本發明鋼中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，使鐵素體進一步淨化，同時Si 可以擴大鐵素體、奧氏體兩相區，使臨界區處理的溫度範圍加寬，Si含量過高不利於焊接性 和板材表面質量，本發明鋼中Si含量控制在0. 10%?0. 50%。
[0014] Mn可提高鋼的淬透性，因而降低兩相區加熱後，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，易於形成高硬度的馬氏體帶狀組織，對組織均勻性不利，本發 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Cr的量超過0. 80%時會導致裂隙腐蝕， 並顯著增加生產成本，同時降低塑性和韌性，本發明鋼中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 易於產生熱脆的問題，但是其價格昂貴，本發明鋼中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，當加入銅的量小於0. 20%，難以保證所需 的耐蝕性，當加入的銅的量超過0. 50%時，可能在鋼的鑄造過程中產生晶界裂紋，熱軋板的 表面也可能會變得粗糙。本發明鋼中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晶溫度，抑制奧氏體的再結晶，保持形變效果從而細化鐵素 體晶粒，並以析出物的形式強化鐵素體基體。在本發明鋼中Nb含量控制在0. 01%?0. 05%。
[0019] Ti形成高溫下非常穩定的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的TiN來有效阻止晶粒粗化，鈦含量過高將導致 粗大的液態析出TiN的出現而不能起到阻止晶粒長大的作用。本發明鋼中Ti含量控制在 0. 02% ?0. 05%。
[0020] Al為脫氧和晶粒調整而加入的，能與氮結合，消除氮的危害，且可細化晶粒，當鋁 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範圍。在本發明中控制 N 彡 0· 008%，優選為 N 彡 0· 006%。
[0022] P和S為鋼中雜質元素，顯著降低塑韌性和焊接性能，控制較低的P、S有利於提高 性能。本發明鋼中控制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製造方法，包括冶煉一連鑄一加熱一熱軋一 冷軋一連續退火一平整，
[0024] (1)按照上述化學成分經過冶煉，連鑄，獲得鑄造板坯；
[0025] (2)將所述鑄造板坯經過加熱、熱軋工序，製得熱軋板，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)連續退火採用750°C?810°C保溫IlOs?170s，750°C?810°C保溫，如果低 於750°C，則不能形成足夠的奧氏體，如果溫度超過810°C，則會由於奧氏體的體積分數增 力口，奧氏體中碳和合金元素減少，奧氏體島的淬透性下降；並以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，則不利於板形；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變，必須加大冷速。溫度高於260°C，馬氏體量不夠；溫度低於 200°C，超出設備能力極限；然後再加熱到340°C?400°C回火300s?520s，過時效溫度過 低，馬氏體島不能分解，導致屈服強度不足；過時效溫度過高，馬氏體島分解過多，導致抗拉 強度下降過多，不能滿足要求；
[0028] (5)再經過0.8%?1.4%平整延伸率進行平整，平整是冷軋生產的重要工序，主要 作用是消除退火帶鋼的屈服平臺。本發明之所以採用〇. 8%以上的平整延伸率，是為了使帶 鋼重新發生加工硬化，提高屈服強度，而高於1. 4%超出設備能力。
[0029] 本發明通過合理的成分設計並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，並具有細晶粒鐵素體 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。採用氣冷+過時效的連續退火方式就可以生產，不需要帶有水淬能 力的連續退火設備，免除酸洗的工序，表面質量更好，更容易生產，適用於貨櫃和汽車等 行業的輕量化發展需求，具有一定的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發明鋼實施例2的顯微組織圖。
[0031] 圖2為本發明鋼實施例2的析出相。
[0032] 圖3為本發明鋼實施例2的能譜照片。
【具體實施方式】
[0033] 下面通過實施例對本發明作進一步的說明。
[0034] 本發明實施例根據技術方案的組分配比，進行冶煉、連鑄、乳制、連續退火、平整。 本發明實施例鋼的冶煉成分見表1。本發明實施例鋼的主要工藝參數見表2。本發明實施 例鋼的性能見表3。本發明實施例鋼鹽霧腐蝕試驗結果見表4。
[0035] 表1本發明實施例鋼的冶煉成分，wt%
[0036]
【權利要求】
1. 具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，其特徵在於，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%，餘量為Fe以及不可避免的 雜質。
2. 根據權利要求1所述具有耐候性的超高強度冷軋雙相鋼，其特徵在於，鋼板微觀 結構主要由鐵素體+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，其特徵在於，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製造方法， 包括冶煉一連鑄一加熱一熱軋一冷軋一連續退火一平整，其特徵在於： (1) 按照上述化學成分經過冶煉，連鑄，獲得鑄造板坯； (2) 將所述鑄造板坯經過加熱、熱軋工序，製得熱軋板，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) 連續退火採用750°C?810°C保溫110s?170s，並以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，然後 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 優先權日:2013年9月5日
【發明者】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