生产冷轧铁素体/马氏体双相钢带的方法及由此得到的带材

摘要

本发明涉及一种用于生产冷轧铁素体/马氏体双相钢带的方法。本发明方法包括热轧一板坯，该板坯的化学组成按重量计包括：0.010％≤C≤0.100％，0.050％≤Mn≤1.0％，0.010％≤Cr≤1.0％，0.010％≤Si≤0.50％，0.001％≤P≤0.20％，0.010％≤Al≤0.10％，N≤0.010％，其余部分为铁和制备该板坯时产生的杂质。所述方法包括下列步骤：热卷绕在550℃和850℃之间的温度下得到的热轧带材；以60％和90％之间的压缩比冷轧该带材；使该带材在临界区范围内连续退火；使该带材在一个或多个步骤中冷却至室温，在600℃和室温之间的冷却速率在100℃/s和1500℃/s之间；和在低于300℃的温度下可选地使该带材回火。进行上述退火和冷却操作以使所述带材含有1％和15％之间的马氏体。本发明还涉及由此形成的钢带。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产冷轧铁素体/马氏体双相钢带的方法，并涉及一种可以通过该方法得到的钢带，较具体地说，该钢带适于通过深拉生产汽车零部件。

背景技术

超高强度钢在近年已有所发展，尤其是为了满足汽车工业的特殊要求，这些要求具体地是减轻零部件的重量并因此减少零部件的厚度，以及改善零部件的疲劳强度和冲击性能的提高所提供的安全性。而且，这些改善一定不能削弱用于生产零部件的钢板的可成形性。

因此，已研制出一些其结构为铁素体/马氏体的双相钢，这可以获得大于400MPa的抗拉强度R_m，但不具备良好的可拉拔性，因为它们的各向异性系数接近1。此外，它们的可电镀锌性差，因为它们含有大量硅或其它对于用熔融锌对带材表面进行良好润湿有害的成分。

具有单相结构的钢也是已知的，这些钢具有较高的平均各向异性系数r，但只有中等的机械强度，抗拉强度R_m不超过400MPa。

作为示例，可以提及低间隙钢和经过重复磷酸盐防锈处理的铝脱氧钢。提高这些类型的钢的常规硬化机理的尝试丝毫不能改善它们的机械特性。此外，这种钢必须能够被镀锌。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种能进行深拉并且同时具有优良的机械性能和优良的各向异性特性的钢带来克服先有技术钢的缺点。

为此，本发明的第一目的是一种用于生产冷轧铁素体/马氏体双相钢带的方法，其特征在于，热轧一种板坯，该板坯的化学组成按重量计包括：

0.010％≤C≤0.100％

0.050％≤Mn≤1.0％

0.010％≤Cr≤1.0％

0.010％≤Si≤0.50％

0.001％≤P≤0.20％

0.010％≤Al≤0.10％

N≤0.010％

其余部分为铁和熔炼产生的杂质，

所述方法包括下列步骤：

-卷绕在550℃和850℃之间的温度下得到的热轧带材；然后

-以60％和90％之间的压缩比冷轧该带材；然后

-使该带材在临界区范围内连续退火；和

-使该带材在一个或多个步骤中冷却至室温，在600℃和室温之间的冷却速率在100℃/s和1500℃/s之间；和

-可选地，使该带材在低于300℃的温度下回火，

将所述退火和冷却操作进行成使所述带材最终含有1-15％马氏体。

在一优选的实施方法中，钢的化学组成按重量计还包括：

0.020％≤C≤0.060％

0.300％≤Mn≤0.500％

0.010％≤Cr≤1.0％

0.010％≤Si≤0.50％

0.010％≤P≤0.100％

0.010％≤Al≤0.10％

N≤0.010％

其余部分为铁和熔炼产生的杂质。

根据本发明的方法还可以独立地或组合地包括下列特点：

-在高于850℃的温度下热轧所述带材；

-在550℃和750℃之间的温度下热轧所述带材；

-以70％和80％之间的压缩比冷轧所述带材；

-所述冷轧带材的连续退火包括升温阶段，在该升温阶段之后为在预定温度下的均热(保温)阶段；

-均热温度在Ac₁和900℃之间；

-均热温度在750℃和850℃之间；

-所述冷却至室温包括：在所述均热温度和600℃之间的第一缓冷(慢冷)步骤，在该步骤中，冷却速率低于50℃/s，在该第一缓冷步骤之后为以100℃/s和1500℃/s之间的较高速率进行的降至室温的第二冷却步骤。

本发明的第二目的是冷轧铁素体/马氏体双相钢带，其化学组成按重量计包括：

在一优选实施例中，钢带的组成如下：

0.020％≤C≤0.060％

0.300％≤Mn≤0.500

0.010％≤Cr≤1.0％

0.010％≤Si≤0.50％

0.010％≤P≤0.100％

0.010％≤Al≤0.10％

N≤0.010％

其余部分为铁和熔炼产生的杂质。

根据本发明的钢还独立地或组合地包括下列特点：

-它具有大于450MPa的抗拉强度R_m；

-它具有大于500MPa的抗拉强度R_m；

-它具有大于600MPa的抗拉强度R_m；

-它具有大于1.1的平均各向异性系数r；

-它具有大于1.3的平均各向异性系数r；

-它还含有1％和10％之间的马氏体；

-它还含有5％和8％之间的马氏体。

最后，本发明的第三目的是一种根据本发明的钢带，该钢带用于通过深拉生产汽车零部件。

根据本发明的方法包括热轧由特定组成构成的板坯，和然后卷绕在550℃和850℃之间的温度下得到的热轧带材。

该高温卷绕操作对发展所谓的组织，即各向异性结构是有利的。这是因为这种卷绕操作可以使Fe₃C渗碳体沉淀以聚结以及在退火期间减少返回溶液中的碳量，这种情况对再结晶组织的发展是不利的。

然后该方法包括以60％和90％之间的压缩比冷轧带材，和然后使该带材在临界区范围内连续退火。

临界区退火允许在再结晶之后的卷绕期间形成的大部分碳化物相再溶解。在再结晶之后发生碳化物相的奥氏体化和溶解可以保留在再结晶期间所捕获的碳并在一旦产生再结晶的铁素体组织时便使该碳自由。因此所述组织将像低温卷绕那样不受固溶体中的碳的影响，而只是由于所形成的马氏体的各向同性特征受到损害。

然后该方法包括：使该带材在一个或多个步骤中冷却至室温，在600℃和室温之间的冷却速率在100℃/s和1500℃/s之间；和可选地使该带材在低于300℃的温度下回火。

该快冷步骤允许在钢的结构中形成马氏体，因而达到优良的机械性能。然而，必须采取措施以确保不会形成太多的马氏体，因为马氏体是各向同性的，并因此减小了平均各向异性系数r。

水淬允许在所述组成中形成相当大比例的碳化物相。可以通过朝临界区范围内的较低值降低均热温度或者通过在淬火之前进行缓冷操作而减少所形成的马氏体相的量。

还可以通过较慢地冷却带材或者通过对水淬后所形成的马氏体相进行持续大约1分钟的短暂回火操作而减小铁素体基体和马氏体相之间的硬度差异。

应该注意的是，这种回火操作决不是像在先有技术中所发现的那样为过时效操作。这是因为这些通常在300℃和500℃之间进行的过时效处理尤其具有抑制马氏体的作用，而马氏体是本发明的基本成分。根据本发明可选地进行的回火包括使一些捕获在马氏体中的固溶体中的碳沉淀，同时不减少该马氏体的比例。该回火操作的最高温度为300℃，优选地为250℃，尤其优选地为200℃。

根据本发明的组成包括含量在0.010％和0.100％之间的碳。该成分对于得到良好的机械性能是必不可少的，但它一定不能有太大的量，因为它会造成形成比例过大的马氏体相。

它还包括含量在0.050％和1.0％之间的锰。锰改善钢的屈服强度，但大大降低了它的延性。这就是为什么限制锰的含量的原因。

所述组成还包括含量在0.010％和1.0％之间的铬，铬有助于所希望的马氏体形成。

所述组成还包括含量在0.010％和0.50％之间的硅。这大大改善了钢的屈服强度，但稍稍降低了它的延性，并使它的可镀性变差。

所述组成还包括含量在0.001％和0.20％之间的磷，磷使显微结构硬化，同时不影响其组织。

所述组成还包括含量在0.010％和0.10％之间的铝，铝通过氮捕获防止老化。

具体实施方式

示例

作为非限制性示例，以及为了更好地说明本发明，生产两种等级的钢。它们的组成在下表中以百分数的千分之一给出。

  C  Mn  Cr  Si  P  Al  N  A  60  600  70  70  20  56  5  B  43  373  76  13  22  56  5.7

所述组成的其余部分由铁和熔炼过程中产生的不可避免的杂质构成。

所用的缩写词

R_e：屈服强度，MPa；

R_m：抗拉强度，MPa；

R：各向异性系数；

P：平稳时期(plateau)；

％m：马氏体比例

在生产之后，使两种等级的钢在1250℃下进行1小时的奥氏体化，以便溶解铝氮化物。然后热轧板坯，以便使轧制结束时的温度高于900℃，两种等级的钢的AR₃值都约为870℃。

然后以约25℃/s的冷却速率通过水淬冷却该热轧带材，直到达到卷绕温度。在720℃下卷绕A级钢，而在550℃下卷绕B级钢的一个样品，在720℃下卷绕另一个样品。

然后冷轧各个样品，以便达到75％的压缩比，随后对于一些样品在750℃的均热温度下进行退火处理，而对于其它样品在800℃的均热温度下进行退火处理。然后以约25℃/s的速率通过水淬进行降至室温的冷却。

接着，测量所得到的钢的机械性能和各向异性特性。

结果记录在下表中。

  等级    T_卷绕   (℃)  T_均热   (℃)  方向   R_e   (MPa)  R_m   (MPa)  P   (％)  r  平均值  r  ％m   A  720  800  T  420  711  0  1.10  0.98  14  L  405  713  0  1.11  45°   425   720   0   0.85   750  T  443  713  0  1.26  1.02  12  L  438  717  0  1.13  45°  451  736  0  0.84  B  720  800  T  432  656  0  1.46  1.27  8  L  430  697  0  1.60  45°   436   668   0   1.01   750  T  454  662  0  2.04  1.37  7  L  457  690  0  1.41  45°   461   677   0   1.01   550  800  T  455  677  0  1.47  1.21  6  L  446  667  0  1.44  45°   472   687   0   0.97   750  T  475  680  0.3  1.46  1.09  5  L  463  668  0.4  1.25  45°  482  697  0.3  0.83

通过平均正常各向异性系数r确定钢的总体各向异性：

其中，r_T代表沿带材轧制方向的横向测得的r值，r_L代表沿带材纵向或轧制方向测得的r值，而r_45°代表在与带材轧制方向成45°的方向上测得的r值。

对于720℃的轧制温度，图1示出A级钢和B级钢的平均系数r与所形成的马氏体含量％m之间的关系。可以看出，马氏体含量越高，钢的各向异性越明显。

还可以看出，马氏体含量越高，机械性能越高。

作为一例证，图2示出利用A级钢获得的显微结构，在720℃下卷绕该A级钢，然后在750℃下进行退火，以便最后得到12％马氏体。在图中可以清楚地区分所形成的铁素体和马氏体。