抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼及其製造方法
2023-09-25 19:38:35
專利名稱：抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼及其製造方法
技術領域：
本發明屬於鋼板生產技術領域，具體地指一種抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼及其製造方法。
背景技術：
通過提高鋼板強度來減輕車身重量，達到降耗節能，減少環境汙染是當今汽車工業研究的重要課題。在不斷提高鋼板強度的同時，還應具備韌性好、耐疲勞，良好的彎曲和翻邊性能。車輪是旋轉運動部件，它的減重節能效果是其它部件的I. 5倍。通過採用高強度的車輪鋼生產車輪，在保證性能要求的同時減輕重量，達到良好的節能環保效果。國內有眾多連鑄連軋工藝生產雙相鋼的案例，但受到連鑄連軋生產線大批量排產要求和國內熱軋雙相鋼市場需求量小及規格多的限制，目前市場上主要使用的仍是常規連·鑄連軋工藝生產的雙相鋼。熱軋雙相鋼由於具有優良的強度和延展性、低屈強比和高η值等性能，能滿足以汽車車輪衝壓輪輻為代表的複雜形狀部件對高成形性能等各種特性的要求，在汽車製造業得到了較為廣泛的應用。熱軋雙相鋼的組織由鐵素體和馬氏體組織，由於馬氏體組織焊接性能差，熱軋雙相鋼一般適用於衝壓工藝製造輪輻或其它複雜結構件，不適合製造對焊接性能要求高的零件如輪輞等。為保證鐵素體的充分析出，國內熱軋雙相鋼生產多採用兩段冷卻工藝。前段層流水冷卻後的空冷階段充分析出鐵素體，後段層流水冷卻到另一相的轉變溫度之下獲得馬氏體(有些是貝氏體)。為保證零件的成形性，馬氏體量一般控制在8 25%之間，馬氏體量多了，強度過高，成形性能差，不利於複雜零件對成形性的高要求。馬氏體量少了，成形性好，但是強度低了，零件的疲勞性能達不到設計要求。所以冷卻工藝的制定需綜合考慮成形性和強度的匹配。目前汽車行業普遍使用33(T540MPa級別鋼種製造車輪，強度普遍偏低，大部分集中在低強度範圍，且用材厚度較厚。為適應日益嚴格的環保和安全法規要求，同時提高自身產品的競爭力，越來越多的汽車廠採用590MPa級雙相鋼製造車輪輪輻，在保證安全的前提下，降低鋼板厚度，減輕車身自重。輪輻是安全件，隨車輪在轉動，服役條件苛刻，需應付行駛過程中受到的各種徑向和軸向衝擊、扭轉等應力的作用，因此對強度、韌性、疲勞性能要求高。輪輻也是外觀件，對表面質量要求高，為了美觀，輪輻的外形設計比較複雜，對成形性的要求也高。
發明內容
本發明的目的就是要提供一種抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼及其製造方法。該熱軋雙相鋼具有高的抗拉強度和低屈強比、優良的冷衝壓成型和耐疲勞性能，並且其製造方法工藝流程簡單，生產成本低廉。為實現上述目的，本發明所設計的抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼，其化學成分按重量百分數計為
C 0. 04 0· 10%, Mn 1. 10 1· 50%, Si 0. 10 0· 20%, Als 0. 015 O. 070%, P O. 03 O. 08%, S彡O. 008%, Cr 0. 5 I. 2%，餘量為Fe和不可避免的雜質。進一步地，其化學成分按重量百分數計優選為C 0. 062 O. 081%, Mn 1. 246 I. 323%, Si 0. 144 O. 19%, Als 0. 020 0· 054%, P
O.038 O. 063%, S彡O. 007%, Cr 0. 521 O. 647%，餘量為Fe和不可避免的雜質。本發明抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼的製造方法，按通常純淨鋼工藝進行，包括鐵水脫硫、轉爐冶煉、真空處理、連鑄、精整、板坯加熱、熱連軋、層流冷卻、卷取的步驟，其特殊之處在於所述板坯加熱時，加熱溫度控制在118(Tl280°C ；
所述板坯粗軋時，出口熱溫度控制在104(Tll40°C;終軋溫度控制在80(T900°C，卷取溫度控制在20(T30(TC ；所述層流冷卻時，前段冷卻至60(T700°C，再空冷4 12s，後端冷卻至23(T330°C。進一步地，所述真空處理時的合金化順序為鋁鐵、錳鐵、磷鐵、鉻鐵。再進一步地，所述前段冷卻速度控制為4(T50°C /S。下面對本發明抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼的各元素含量限定和製造工藝限定進行說明。(I)化學成分碳是廉價的固溶強化元素。如果其重量百分含量超過O. 1%，則衝壓成形性會降低；如果其含量小於O. 04%，則不能滿足材料對強度的要求，所以，將其含量限定在O. 04、. 1%範圍，優選為在O. 062 O. 081%範圍。矽是廉價而有效的鋼液脫氧元素，是為了維持母材強度、進行預脫氧而添加的，如果其含量小於O. 10%,則不能發揮其效果；如果其含量超過O. 20%,則會惡化熱軋鋼板的表面質量，所以，將其重量百分含量限定在O. 1(Γ0. 20%範圍，優選為O. 140. 19%的範圍。錳是提高強度和韌性最有效的元素，可改善鋼的強度-延伸平衡性。但是添加多量的錳，會導致增加鋼的淬透性，鑑於此，將其重量百分含量上限確定為I. 50%，所以，將其含量限定在I. I (Tl. 50%範圍，優選為I. 246 I. 323%的範圍。磷是廉價的固溶強化元素,過量的磷會易引起鑄還中心偏析,但是控制適量的P元素可以提升鋼板的強度，為了合理利用磷的作用，將其限定在O. 03、. 08%範圍，優選為
O.038 O. 063%的範圍。硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態存在,這種硫化物夾雜對鋼的衝擊韌性是十分不利的，並造成性能的各向異性，因此，需將鋼中硫含量控制得越低越好。基於對鋼板冷彎成形工藝和製造成本的考慮，擬將鋼中硫含量控制在O. 008%以下。鋁是為了脫氧而添加的，當Als含量不足O. 015%時，不能發揮其效果；另一方面，由於添加多量的鋁容易形成氧化鋁團塊，所以，規定Als上限為O. 070%。因此，Als含量限定在O. 015 O. 070%範圍，優選為O. 020 0· 054%的範圍。鉻可縮小奧氏體相區，擴大熱軋工藝控制窗口，利於獲得馬氏體。當Cr含量低於
O.5%時，難以發揮效果，當Cr含量高於I. 2%時，鋼的淬透性大幅增加，鋼的脆性增加。綜合工藝控制及成本因素考慮，將Cr含量限定在O. 5^1. 2%，優選為O. 52Γ0. 647%的範圍。本發明的抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼在鋼的成分設計上採用低碳、低矽，以錳、磷、鉻固溶強化元素為主的低合金鋼，既保證熱軋鋼板的高強度，又保證鋼板具有較高的拉延性能；在冶煉工藝設計上，從保證鋼質和提高鋼的純淨度入手，進一步降低鋼中硫含量，控制硫化夾雜物的數量及分布，確定出合理的脫氧合金化順序及爐外精煉工藝；在熱連軋工藝設計上，通過轉爐復吹和爐外精煉技術(真空處理或矽鈣處理)調整鋼水合金成分，充分發揮出所加合金化元素的作用，確定出合理的控制軋制和控制軋控冷工藝，通過控制軋制和分段層流冷卻工藝使鋼板獲得鐵素體和馬氏體雙相組織，確保成品鋼板的雙相組織及機械性能匹配。(2)製造工藝為實現本發明的熱軋雙相鋼的鐵素體+馬氏體雙相組織，本發明採用再加熱原始奧氏體組織細化控制；粗軋變形奧氏體再結晶細化控制；精軋大壓下累積變形控制；分段層流冷卻的組織細化控制技術，來實現鋼優良綜合性能。實踐證明，本發明方法生產出的抗拉強度為590MPa級的熱軋雙相鋼板，具有如下優點(1)屈強比低，在正拉延、反拉延時回彈小；(2)不出現明顯的屈服點降低、變形初期的加工硬化率大；(3)抗拉強度與延展性匹配好，具有室溫延遲失效和高的烤漆硬化性。
圖I為本發明抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼的金相組織結構圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明的抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼及其製造方法作詳細說明。表I為本發明具體實施例鋼的化學成分重量百分比(餘量為Fe及不可避免的雜質)。表I
權利要求
1.一種抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼，其特徵在於它的化學成分按重量百分數計為C 0. 04 O. 10%, Mn 1. 10 1· 50%, Si 0. 10 0· 20%, Als 0. 015 O. 070%, P 0. 03 O. 08%,S彡O. 008%, Cr 0. 5 I. 2%，餘量為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求I所述的 抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼，其特徵在於它的化學成分按重量百分數計為C :0. 062 O. 081%, Mn 1. 246 I. 323%, Si 0. 144 O. 19%, Als O. 020 0· 054%, P 0. 038 O. 063%, S 彡 O. 007%, Cr 0. 521 O. 647%，餘量為 Fe 和不可避免的雜質。
3.—種權利要求I所述抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼的製造方法，包括鐵水脫硫、轉爐冶煉、真空處理、連鑄、精整、板坯加熱、熱連軋、層流冷卻、卷取的步驟，其特徵在於 所述板坯加熱時，加熱溫度控制在118(Tl280°C ； 所述板坯粗軋時，出口熱溫度控制在104(Tll40°C;精軋時終軋溫度控制在80(T900°C，卷取溫度控制在20(T30(TC ； 所述層流冷卻時，前段冷卻至60(T700°C，再空冷4 12s，後端冷卻至23(T330°C。
4.根據權利要求3所述抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼的製造方法，其特徵在於所述真空處理時的合金化順序為鋁鐵、錳鐵、磷鐵、鉻鐵。
5.根據權利要求3所述抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼的製造方法，其特徵在於所述前段冷卻速度控制為4(T50°C /s。
全文摘要
本發明公開了一種抗拉強度590MPa級熱軋雙相鋼及其製造方法。該鋼的化學成分按重量百分數計為 C0.04~0.10%，Mn1.10~1.50%，Si0.10~0.20%，Als0.015~0.070%，P0.03~0.08%，S≤0.008%，Cr0.5~1.2%，餘量為Fe和不可避免的雜質。該鋼的製造方法，包括鐵水脫硫、轉爐冶煉、真空處理、連鑄、精整、板坯加熱、熱連軋、層流冷卻、卷取的步驟。實踐證明，該鋼具有高的抗拉強度和低屈強比、優良的冷衝壓成型和耐疲勞性能，並且其製造方法工藝流程簡單，生產成本低廉。
文檔編號C21D8/02GK102912235SQ20121042306
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者周祖安, 謝華, 周一中, 趙江濤, 桂洲, 劉斌, 楊海林, 劉永前, 曾萍 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司