一种高强度低碳高硅锰钼铌系冷轧双相钢及生产方法

摘要

一种高强度低碳高硅锰钼铌系冷轧双相钢，其组分及wt%为：C：0.06%～0.10%、Si：1.51%～2.0%、Mn：1.5%～2.5%、Mo：0.01%～0.10%、Nb：0.01%～0.05%、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；缓冷；过时效处理后冷却至室温。本发明通过采用低碳高硅，能提高铁素体的纯净度，有效改善钢的延伸性；同时添加适量钼、铌等微合金以复合强化，确保了钢的强度。通过高温退火、低温过时效处理，有效保证双相钢第二相的比例及第二项马氏体的微观形貌，从而有效的保证了钢板的强度。并在保证汽车安全性不降低的前提下，将其抗拉强度增至800MPa以上，延伸率A80mm≥18%，满足汽车轻量化及高强化的发展要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车用钢及生产方法，具体地属于一种高强度低碳高硅锰钼铌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。

对于双相钢而言，成分设计是非常重要的环节，它对后期退火冷却速度的设计以及第二相马氏体相的获得起着决定性作用。碳和锰是双相钢的主要合金化元素，为了满足不同的退火工艺设计和不同的强度要求，Si，Cr，Mo，Al、Ti以及Nb也经常作为合金元素独立或复合添加，以满足生产工艺与力学性能的综合设计要求。

随着强度的提高，为了获得高强度，在不断增加钢种碳含量的同时，钢中的合金元素譬如Si、Mn、Mo、Nb、Cr等添加量需不断增加。但是随着合金含量的不断增加，在实现双相钢力学性能的同时，钢板的延伸率大大降低。譬如传统800MPa双相钢力学性能在强度大于800MPa时，其延伸率仅为14%~17%，大大影响了钢板的综合成形性能。因此，在高强度双相钢研发过程中，除了关注强度提高的同时，应该同时关注钢板的成形性能特别是延伸率指标。如经检索，中国专利申请号为CN201110409715.9的专利文献，其公开了一种具有高强度和高塑性的双相钢及其生产方法，所述双相钢的化学成分重量百分比为：C：0.07%～0.19%、Si：0.10%～0.50%、Mn：1.00%～2.30%、P：≤0.020%、S≤0.015%、N≤0.008%、Al：0.02%～0.07%、Mo：≤0.40%、Nb：≤0.06%；中国专利申请号为CN201110071272.7的专利文献，其中公开了一种800MPa级冷轧双相钢及其制造方法，所述化学成分重量百分比为：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％。

本发明在综合考虑钢板强度及成形性能的基础上，通过创新性的采用低碳、高硅设计，同时添加适量Mo、Nb进行微合金化，成功开发出一种高延伸率的800MPa级冷轧双相钢冷轧板。

本申请人开展了一种低碳高硅锰钼铌系的800MPa级冷轧双相钢实验室研究，结果表明，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

本发明针对目前常规800MPa双相钢强度达标但延伸率偏低导致零件成形能力不足的现状，提供一种通过采用低碳高硅锰钼铌系成分设计，成功开发出延伸率 A_80mm≥18%的800MPa级低碳高硅锰钼铌系冷轧双相钢及生产方法。

实现上述目的的技术措施：

一种高强度低碳高硅锰钼铌系冷轧双相钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.06%~0.10%、Si:1.51%~2.0%、Mn:1.5%~2.5%、Mo:0.01%~0.10%、Nb:0.01%~0.05%、S<0.005%、P<0.01%、N<0.01%，余量为Fe及不可避免杂质。

优选地：C：0.073%~0.092%、Si:1.51%~1.8%、Mn:1.8%~2.4%、Mo:0.05%~0.10%、Nb:0.03%~0.05%。

生产一种高强度低碳高硅锰钼铌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560～640℃；

3）经常规酸洗后冷轧，控制其总压下率在65%～70%；

4）进行镀锌前退火，控制其均热保温温度在800-850℃，退火时间为180~240s；

5）进行缓冷，冷至650-680℃；接着进行快速冷却，在冷却速度大于25℃/s下冷却至270-300℃；

6）然后在260~290℃范围内过时效处理后直接冷却至室温。

本发明中各元素的作用：

C：其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。在本发明中，为了确保实验钢的延伸率，故将其范围严格控制在0.06%~0.10%范围内。优选地C在0.08%~0.10%。

Mn：其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。在本发明中，当Mn含量高于2.5%时，其在推迟珠光体转变的同时，也会推迟铁素体的析出；而当Mn含量低于1.5%时，又容易引起珠光体转变。故将其范围严格控制在1.5%~2.5%。优选地Mn在1.8%~2.4%范围内。

Si：其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。为了提高双相钢的延伸率，本发明采用了高硅设计。但当其含量高于2.0%时，会造成严重的表面富集氧化以致热轧表面恶化，低于1.51%时，会对降低成品强度。优选地其在1.51%~1.8%。

Mo: 考虑到合金强化效果，优选地其在0.05%~0.10%.

Nb: 考虑到合金强化效果，优选地其在0.03%~0.05%。

本发明之所以在工艺中采用高温退火、低温过时效处理工艺，其有效地保证双相钢第二相的比例及第二相马氏体的微观形貌，从而有效的保证了钢板的强度。

本发明与现有技术相比，采用低碳高硅，能提高铁素体的纯净度，从而有效的改善钢的延伸性；同时添加适量钼、铌等微合金进行复合强化，确保了钢的强度性能。通过采用高温退火、低温过时效处理工艺，有效地保证双相钢第二相的比例及第二项马氏体的微观形貌，从而有效的保证了钢板的强度，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，延伸率 A_80mm≥18%，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560～640℃；

3）经常规酸洗后冷轧，控制其总压下率在65%～70%；

4）进行镀锌前退火，控制其均热保温温度在800-850℃，退火时间为180~240s；

5）进行缓冷，冷至650-680℃；接着进行快速冷却，在冷却速度大于25℃/s下冷却至270-300℃；

6）然后在260~290℃范围内过时效处理后直接冷却至室温。

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

       注：表1及表2中的取值并非一一对应关系，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。