专利名称：一种高塑性应变比的超深冲双相钢的制备方法
技术领域：
本发明涉及到冷轧超深冲用高强钢板技术领域，提供一种高强度、超深冲冷轧铁素体加马氏体双相钢及其制备工艺。
背景技术：
在新一代汽车用钢材料的设计与研发中，要求在保证汽车安全性能的前提下，充分减轻汽车自重，减小能源损耗，保护环境。冷轧双相钢能够很好的满足这一要求，主要因为其具有一系列优点，包括高抗拉强度，低屈服强度、高的初始加工硬化率、无屈服平台和强度与塑性良好配合等。双相钢在乘用汽车上使用比例高，约占白车身的74%，主要应用在支架、保险杠、立柱和轮廓上，而在汽车面板或外板上使用较少，尤其是对深冲性能要求较高的外板，这主要是由于冷轧双相钢深冲性能较差，r值普遍偏低，一般在1.0以下。要想扩大冷轧双相钢的使用范围，提高其深冲性能、改善r值是非常有必要的，对于充分发挥冷轧双相钢的优异性能，提高优势资源的利用率是非常有意义的。热轧钢板经过冷轧后，各晶粒的形变储存能差异是后续静态再结晶的驱动力，而这种储存能大小与晶粒取向有关，不同取向的晶粒的储存能大小顺序为 {110}>{111}>{112}>{100}，尽管{110}晶面族储存能最大，但是它数量极少，因此，最终的再结晶织构是形成最快数量最多的{111}组份。对于冷轧双相钢，由于存在一定量的间隙原子C、N，在加热过程中将会固溶到铁素体中，从而阻碍了再结晶织构的发展，其中 <111>//ND方向织构也没严重削弱，因此双相钢的r值偏低。双相钢成分设计中添加一定量的碳，目的在于确保两相区(α + Y )退火过程中形成一定量的马氏体，所以这部分C不能像无间隙原子钢(IF)那样被固定住。然而，再结晶织构的形成主要发生在铁素体完全再结晶之前，可以通过添加强碳化物形成元素，使其在铁素体再结晶过程中以第二相析出的形式固定住碳，而在较高温度退火过程中，能够回溶分解出一部分碳，扩散到奥氏体中，这样就能保证既能发展有利织构，又能形成一定量的马氏体。要想实现这一过程，必须保证该强碳化物元素具有低温析出，高温溶解特性。除此之外， 热轧卷曲过程中，还必须保证该类碳化物充分析出，以确保后续的连续退火加热过程中，有足够量的第二相析出。事实上，铁素体发生静态再结晶过程中，第二相粒子除了能固定碳以外，还发挥其它作用为再结晶晶粒形核提供更多的形核点；分布在晶界上的第二相粒子抑制再结晶晶粒长大。这些作用都有利于{111}//RD晶面族在选择生长中占据优势，从而改善双相钢的深冲性能。相关资料表明，Nb、V、Ti、Cr和Mo都是强或中强碳化物形成元素，其中Mo元素的碳化物具有低温析出和高温固溶特性。根据经验公式计算，在0. 02%C钢中添加0. 8%Mo，平衡态时Mo的固溶温度约为700°C，该温度以上退火就能满足双相钢的组织结构要求。另外， 添加一定量的Al元素，是为了其能在热轧卷曲过程中析出，从而发挥AlN在后续铁素体再结晶过程中的有利作用。
发明内容
本发明的目的在于通过添加Mo和Al微合金元素，结合热轧高温终轧和高温卷曲工艺，提供一种高强度、超深冲铁素体加马氏体冷轧双相钢，可以用于汽车面板或内板生 产。为达到上述目的，本发明的技术方案是
一种高塑性应变比的超深冲双相钢，其化学质量百分数如下
C 0. 01 0. 05%, Mn :1. 0 2. 0%, P :0. 01 0. 06%, S 彡 0. 015%, Al :0. 3
0. 8%, N:彡0. 003%, Cr :0. 1 0. 5 Mo 0. 2 0. 8%，剩余为!^e和不可避免的杂质。制备方法为首先根据所设计的化学成分进行冶炼，锻造，热轧终轧温度为850 950°C，优选终轧温度为900 930°C ；卷取温度为680 750°C，优选卷曲温度为700 730°C ；热轧板经酸洗后冷轧成薄板，压下率为70% 80% ；冷轧钢板采取连续退火工艺，加热速度为1 10°C / s，优选加热速度为7 IOV /s ；保温温度为800 850°C，优选保温温度为830 850°C，保温时间为80 IOOs ；保温后以30 60°C /s的冷速快冷到室温，优选冷速为35 50°C /
So对上述成分进一步优化为
C 0. 01 0. 03%, Mn :1. 3 1. 8%, P :0. 01 0. 04%, S 彡 0. 015%, Al :0. 3 0. 5%, N: ( 0. 003%, Cr:0. 1 0. 3%, Mo:0. 2 0. 5%，剩余为 Fe 和不可避免的杂质。高塑性应变比的超深冲双相钢各合金元素的作用机理如下
C :c是双相钢中最有效的强化元素，同时也是确保生成一定量的马氏体的必要元素， 高强双相钢中C含量必须要超过0.01% (质量分数)。随着C含量的增加，铁素体中固溶的间隙原子数目也会增多，势必会影响再结晶过程中有利织构的发展，从而恶化深冲性能。另外，C含量的添加要考虑到，和Mo元素形成的第二相的固溶温度，只有确保MoC在两相区充分固溶，才能保证最终形成一定比例的铁素体加马氏体组织。因此C的最大添加量不能超过0.05% (质量分数)。Mn :Mn是提高过冷奥氏体淬透性的元素，它能够扩大两相区，提高马氏体开始转变点温度，抑制珠光体和贝氏体相变。因此对于较低碳含量的冷轧双相钢，要像保证一定的强度，添加一定量的Mn元素是非常有必要的。如果Mn含量过高，可能会造成马氏体体积分数最多，这不利于双相钢发生塑性变形，同样对深冲性能也有不利影响，因此Mn含量控制在 1. 0% 2. 0%。P:P是固溶强化元素，其强化效果仅此于C，但是P添加过多，容易产生P在晶界的偏聚，从而导致二次加工脆性。因此P含量控制在0. 01 0. 06%。Al: Al元素能够在热轧卷曲过程中形成一定量AlN第二相粒子，从而在后续退火的加热过程中，促进有利织构{111}//RD充分发展；在保温阶段，可以起到细化奥氏体晶粒的作用，提高强度。Cr: Cr是为了提高奥氏体的淬透性，抑制珠光体或贝氏体形成，提高双相钢的强度，改善塑性。尽管Cr也能形成碳化物，但是在低温时其析出量很少，因此它主要起强化作用。Mo =Mo是提高奥氏体淬透性的元素，双相钢添加Mo能抑制珠光体的形成，同时促进马氏体的形成。Mo是中强碳化物形成元素，具有低温析出，高温溶解的特性，而且固溶温度一般在700°C 900°C之间。只要在热轧板中形成了一定量的Mo的析出，就能使其在后续加热过程中发挥第二相粒子的作用，充分发展<111>//ND方向的再结晶织构，而在两相区， 顺利固溶，让C扩散到奥氏体中，确保在后续快冷过程中形成一定量的马氏体。但是Mo的含量不能添加过多，一方面考虑到成本较高，另一方面，马氏体体积分数过高，这种硬质相对双相钢的深冲性能不利，因此控制在0. 2 0. 8%。本发明的有益效果
本发明通过对传统双相钢进行成分设计和工艺优化，充分利用了微合金元素Mo的低温析出，高温溶解的特性，并采取了热轧高温终轧和高温卷取工艺，最终使双相钢获得了抗拉强度在400 500MPa，延伸率在28% 34%，r值不低于1. 4的优异综合力学性能。与高强IF钢相比，增加了碳含量，减轻了冶炼难度，降低了生产成本，同时，抗拉强度上又有较大幅度提升；与传统双相钢相比，在保证一定强度和延伸的条件下，r值增加到了 1. 4以上， 使其深冲性能大大提高。本发明工艺简单，设备要求不高，实用性很强，即可适用于制造车身的结构件、承重件和安全件等，又能用于汽车面板或外板的生产。
图1为本发明的高塑性应变比的超深冲双相钢的生产工艺示意图； 图2为高塑性应变比的超深冲双相钢的金相组织图。
具体实施例方式结合附图和具体实施实例对本发明做进一步详细说明。本发明所实施的1 2号的成分百分比如下表1所示。表1本发明具体实施例钢的化学成分(wt%)
权利要求
1.一种高塑性应变比的超深冲双相钢的制备方法，其特征在于，双相钢化学质量百分数如下:C :0. 01 0. 05%, Mn :1. 0 2. 0%, P :0. 01 0. 06%, S 彡 0. 015%, Al :0. 3 0. 8%, N: ( 0. 003%,，Cr 0. 1 0. 5%，Mo :0. 2 0. 8%，剩余为Fe和不可避免的杂质；制备方法为首先根据所设计的化学成分进行冶炼，锻造，热轧终轧温度为850 950°C，卷取温度为 680 750°C ；热轧板经酸洗后冷轧成薄板，压下率为70% 80% ；冷轧钢板采取连续退火工艺，加热速度为1 10°c /S，保温温度为800 850°C，保温时间按80 100s，保温后以 30 60°C /s的冷速快冷到室温。
2.如权利要求1所述的一种高塑性应变比的超深冲双相钢的制备方法，其特征在于双相钢化学质量百分数如下c :0. 01 0. 03%, Mn :1. 3 1. 8%, P :0. 01 0. 04%, S < 0. 015%，Al :0. 3 0. 596，N: ^ 0. 003%, Cr:0. 1 0. 3 Mo0. 2 0. 5%，剩余为 Fe 和不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的一种高塑性应变比的超深冲双相钢的制备方法，其特征在于热轧终轧温度为900 930°C。
4.如权利要求1或2所述的一种高塑性应变比的超深冲双相钢的制备方法，其特征在于卷取温度为700 730°C。
5.如权利要求1或2所述的一种高塑性应变比的超深冲双相钢的制备方法，其特征在于加热速度为7 10°C /s。
6.如权利要求1或2所述的一种高塑性应变比的超深冲双相钢的制备方法，其特征在于保温温度为830 850°C。
7.如权利要求1或2所述的一种高塑性应变比的超深冲双相钢的制备方法，其特征在于保温后冷却速度为35 50°C /s。
全文摘要
一种高塑性应变比的超深冲双相钢的制备方法，属于金属材料领域，特别适用于生产乘用轿车内板或外板。通过在钢中添加Mo和Al元素，热轧采用高温终轧和高温卷曲工艺，经连续退火后既能保证铁素体加马氏体双相组织，又能阻止//ND取向织构的恶化，在不采取任何织构预处理的工艺条件下，充分改善双相钢的深冲性能，提高其塑性应变比(r值)。双相钢成分为C0.01～0.05%，Mn1.0～2.0%，P0.01～0.06%，S≤0.015%，Al0.2～0.8%，N≤0.003%，Cr0.1～0.5%，Mo0.3～0.8%，余量为Fe。该双相钢抗拉强度为400～500MPa，延伸率为28%～34%，r值不低于1.4。本发明工艺简单，设备要求不高，实用性很强，即可适用于制造车身的结构件、承重件和安全件等，又能用于汽车面板或外板的生产。
文档编号C22C38/22GK102286696SQ20111025821
公开日2011年12月21日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者叶清云, 唐荻, 汪志刚, 米振莉, 赵征志, 赵爱民, 陈美芳 申请人:北京科技大学