一种高强度中碳低硅铝系冷轧双相钢及生产方法

摘要

一种高强度中碳低硅铝系冷轧双相钢，其组分及wt%为：C：0.185~0.28%、Si:0.01~0.02%、Mn：1.5~2.5%、Cr：1.12~1.5%、Al：0.2~0.3%、S<0.005%、P<0.01%、N<0.01%；生产步骤：经冶炼、连铸成坯及常规对铸坯加热后进行热轧；卷取；经常规酸洗后冷轧；镀锌前退火；冷却；均衡保温；镀锌；风冷至室温。本发明通过采用中碳成分及低硅、低锰、高铬进行合金复合强化，能有效降低合金元素表面富集氧化程度，提升钢板的可镀锌能力，在保证汽车安全性不降低的前提下，将其抗拉强度增至800MPa及以上，满足汽车轻量化，高强化的发展要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车用钢及生产方法，具体地属于一种汽车用的高强度中碳低硅铝系冷轧双相钢及生产方法。

背景技术

双相钢是一种以相变强化为基础的先进高强钢，微观组织由高延性的铁素体加强韧的马氏体所构成。独特的组织结构形成了双相钢在力学性能上的屈服点低、强度高、初始加工硬化速率高以及强度和延性配合好等优良性能特点，高的强度和加工硬化指数、低屈强比和良好的烘烤硬化特性等特点，已成为一种强度高成形性好的新型冲压用钢。

由于双相钢综合了汽车用高强钢的强度高、成形性好的要求，因此被广泛应用于现代汽车制造的结构件与安全件，以提高车身安全性并实现车身轻量化。研究发现，在保证汽车安全性不降低的前提下，材料的强度从200MPa提高到600MPa，则汽车可以实现减重约13％。随着汽车轻量化设计与发展以及超轻钢车体研究项目的实施，以双相钢为代表的新型高强度汽车用钢[4-8]的开发与应用研究得到了广泛应用与发展，且产品强度级别也不断提升，其中有以DP600、DP800用量最大。

经检索，中国专利申请号为CN201110071272.7专利文献，其公开了C：0.10～0.18％、Si：0.03～0.19％、Mn：2.6～3.0％、Als：0.01～0.04％、Cr：0.15～0.9％；专利申请号为CN201110071272.7专利文献C：0.06％-0.08％；Si：1.0％-1.3％；Mn：2.1％-2.3％；P≤0.01％；S≤0.01％；Alt：0.02％-0.07％；N≤0.005％。由于合金元素含量高，特别是Si、Mn合金，造成表面氧化富集，导致镀锌板表面质量恶化。

针对现有多数产品因Si、Mn等合金元素含量高造成表面富集氧化以致镀层附着力差等不足，本申请人开展了一种中碳低硅铝铬系的800MPa级冷轧双相钢实验室研究，在力学性能达标的基础上，镀层附着性大大改善。本发明可用于汽车多种成形方式零件的加工制造，可满足国内汽车轻量化和提高安全性的要求，其经济效益和社会效益十分显著。

发明内容

本发明针对现有技术因Si、Mn等合金元素含量高造成表面富集氧化以致镀层附着力差等不足，提供一种通过采用中碳成分及低硅、低锰、高铬进行合金复合强化，能有效降低合金元素表面富集氧化程度，提升钢板的可镀锌能力，在保证汽车安全性不降低的前提下，将其抗拉强度增至800MPa及以上，满足汽车轻量化，高强化的发展要求的高强度中碳低硅铝系冷轧双相钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种高强度中碳低硅铝系冷轧双相钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.185~0.28%、Si:0.01~0.02%、Mn：1.5~2.5%、Cr：1.12~1.5%、Al：0.2~0.3%、S<0.005%、P<0.01%、N<0.01%，余量为Fe及不可避免杂质。

优选地：C的重量百分比含量为0.208～0.256 %。

优选地：Mn的重量百分比含量为1.6～1.9 %。

优选地：Cr的重量百分比含量为1.16～1.46 %。

生产一种高强度中碳低硅铝系冷轧双相钢的方法，其步骤：

1）经冶炼、连铸成坯及常规对铸坯加热后进行热轧，其中，控制精轧终轧温度在800～900℃；

2）进行卷取，控制卷取温度在560～660℃；

3）经常规酸洗后冷轧，控制其总压下率在50~70%；

4）进行镀锌前退火，控制其均热保温温度在780～840℃，退火时间为180~240s；

5）进行冷却，在冷却速度为15~25℃/s下冷却至470～520℃；

6）进行均衡保温，在温度为460～465℃下均衡3~5s；

7）进行镀锌，控制锌液温度在458~462℃；

8）风冷至室温。

本发明中各元素的作用：

C：是最有效的强化元素，是形成马氏体的主要元素，钢中碳含量决定了双相钢的硬度和马氏体的形貌；碳属于一种最强的固溶强化元素，增加碳含量能显著提高钢的强度，同时，碳也是一种奥氏体稳定元素，有效提高奥氏体的过冷度。为了提高钢种马氏体含量，在确保不影响焊接性能的前提下，本发明采用中碳成分设计。

Mn：属于典型奥氏体稳定化元素，显著提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可显著推迟珠光体转变和贝氏体转变。但Mn作为扩大γ相区的元素，当高的Mn含量在推迟珠光体转变的同时，也会推迟铁素体的析出；而Mn含量太低又容易引起珠光体转变。同时，锰元素极易在钢板表面氧化，对钢板的可镀锌能力造成影响。为了提高钢板的可镀性，本发明采用了低锰设计。

Si是铁素体的固溶强化元素，它加速碳向奥氏体的偏聚，对铁素体中的固溶碳有“清除”和“净化”作用，降低间隙固溶强化并可抑制冷却时粗大碳化物的生成，提高双相钢的延性。但是，Si 含量过高会给热轧表面质量和涂镀带来麻烦，影响钢板可镀锌能力。为了提高钢板的可镀性，本发明采用了低硅设计。

Cr是中强碳化物形成元素，显著提高钢的淬透性，能强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变，而且扩大了“卷取窗口”。Cr 虽是弱固溶强化元素，但能增大奥氏体的过冷能力，从而细化组织、得到强化效果。

Al：属于封闭奥氏体相区元素，能够提高Ac₁，同时降低Ac₃，能够扩大铁素体与奥氏体的两相区，加大热处理工艺的灵活性，有助于保持双相钢性能的稳定性与重现性，正是基于Al于元素的这种作用，本发明增加了钢中的铝的含量；更为重要的是，Al能够有效的提高马氏体转变开始温度Ms点，促进马氏体组织的获得；同时，Al是铁素体固溶强化元素，以及AlN的析出可以起到一定的细化晶粒强化作用。Al具有跟Si一样，可以促进铁素体中碳的扩散，可以有效起到净化铁素体的作用。

本发明与现有技术相比，通过采用中碳成分及低硅、低锰、高铬进行合金复合强化，能有效降低合金元素表面富集氧化程度，提升钢板的可镀锌能力，在保证汽车安全性不降低的前提下，将其抗拉强度增至800MPa及以上，满足汽车轻量化，高强化的发展要求。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的化学组分取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）经冶炼、连铸成坯及常规对铸坯加热后进行热轧，其中，控制精轧终轧温度在800～900℃；

2）进行卷取，控制卷取温度在560～660℃；

3）经常规酸洗后冷轧，控制其总压下率在50~70%；

4）进行镀锌前退火，控制其均热保温温度在780～840℃，退火时间为180~240s；

5）进行冷却，在冷却速度为15~25℃/s下冷却至470～520℃；

6）进行均衡保温，在温度为460～465℃下均衡3~5s；

7）进行镀锌，控制锌液温度在458~462℃；

8）风冷至室温。

表1. 本发明各实施例及对比例的化学组分取值列表（ wt%）

表2. 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

注：表1与表2中的取值并非一一对应，仅为举例而已。

表3. 本发明各实施例及对比例性能检测情况列表

从表3可以看出，本发明生产工艺适应性好，力学性能优良，且具有良好镀层附着性能。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。