一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢及生产方法
【专利摘要】一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢，其组分及wt%为：C：0.10~0.15%、Mn：1.0~2.0%、Al：1.0~2.0%，Nb:<0.10%；生产步骤：冶炼、浇注成坯并锻造成板坯；板坯经加常规热后热轧；卷取；经常规酸洗后冷轧；连续退火；第一次冷却；过时效处理；第二次冷却。本发明由于采用高Al含量而扩大了（α+γ）两相区，使退火工艺区间扩大，而改善了钢的热处理工艺灵活性与适应性，降低了双相钢生产过程中对工艺的敏感性；通过采用高温过时效处理，改善了双相钢组织中马氏体的形态及微观亚结构，在确保双相钢力学强度满足要求的同时，降低了第二相马氏体的硬度，从而获得了更优良的扩孔性能，进一步提高了扩孔型及翻边型零件成形的可靠性，大大提升钢板零件使用范围。
【专利说明】一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢及生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种汽车用冷轧钢及生产方法，具体地属于一种具有优良扩孔性能的 冷轧双相钢及生产方法。
【背景技术】
[0002] 强度级别600MPa级以上的先进高强钢，目前国外高档轿车高强钢的用量已经达 到了 70%以上。双相钢鉴于其具有良好的强度和良好的成形性，成为钢铁企业高强钢开发 的热点。目前国外钢铁企业以及国内的宝钢、武钢均已开展了不同级别的双相钢的开发。钢 种开发方面，通常通过添加大量的合金元素如Si、Mn、Cr等并结合适当的生产工艺，通过固 溶强化以及组织强化等方式来确保钢板的典型组织与性能。
[0003] 随着双相钢在汽车上的应用范围及用量越来越多，零件的成形方式也日渐多样 化。除了传统的拉延成形类零件外，翻边类、扩孔类零件的数量也日渐增加。因此，在保证 钢板强度及拉延成形性能等指标满足要求的同时，对钢板的扩孔性能和翻边性能的要求也 越来越高。高扩孔性能值也就成为了冷轧双相钢的一项重要指标。而目前，针对双相钢的 研究多集中在成分设计与强度性能满足标准要求方面，而针对双相钢的扩孔性能的却少有 关注，甚至没有予以考虑。
[0004] 由于双相钢是通过在临界两相区加热后经过快速冷却以获得铁素体加适量马氏 体组成的高强钢，其强化效果主要以相变强化为主。不同合金成分体系及不同生产工艺下， 可以获得不同的双相组织形态及马氏体百分量。目前的双相钢在力学性能方面虽然满足了 强度的要求，但是，对于不断要求提高的汽车用翻边类、扩孔类零件来讲在制造中易出现扩 孔开裂、翻边开裂，部分零件开裂率在60%左右。经实验研究发现，翻边类、扩孔类零件的使 用性能与钢板的扩孔性能有关。这类零部件需要优良的扩孔性能。然而现有的双相钢扩孔 性能较差，不能满足要求。
[0005] 经检索：现有双相钢多为铁素体马氏体双相钢，更多关注其优良的成型性能(低屈 月艮、高抗拉、低屈强比)，而对其扩孔性能未进行过多的关注。由于多数双相钢中马氏体组织 硬大，铁素体软，虽然能够保证双相钢具有低屈强比及良好成形性，但是组织间存在软硬度 差别大，而导致扩孔率低的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术的双相钢马氏体硬，铁素体软，另种金相组织存在软硬度差 别大，而导致扩孔率低的不足，提供一种在满足屈服强度不低于350MPa，抗拉强度不低于 600MPa，延伸率不低于26%，屈强比小于0. 63,通过工艺优化降低马氏体组织的硬度，使其 与铁素体硬度差大大减少，从而使钢板获得优良扩孔性能，扩孔率达到85%以上，且既能满 足拉延类零件的制造，又能满足翻边和扩孔类零件的制造的具有优良扩孔性能的冷轧双相 钢及生产方法。
[0007] 实现上述目的的措施： 一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢，其组分及重量百分比含量为：c :0. 1(Γ〇. 15%、 Μη :1· 0?2· 0%、Α1 :1· 0?2· 0%，Nb:〈0· 10%，余量为Fe及不可避免杂质。
[0008] 生产一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢的方法，其步骤： 1) 冶炼、浇注成坯并锻造成板坯； 2) 板坯经加常规热后进行热轧，控制热轧终轧温度在800?920°C ; 3) 进行卷取，控制卷取温度在550?700°C ; 4) 经常规酸洗后进行冷轧，控制冷轧总压下率为60%?70% ; 5) 进行连续退火，控制退火温度在760?920°C，退火时间在180?200s ; 6) 进行第一次冷却，冷却采用先缓冷后快速冷却的方式进行：在缓冷速度为5?8°C / s下冷却至620?650°C然后在快速冷却速度为15?25°C /s下冷却至过时效温度340? 370 °C ； 7) 在温度为340?370°C下进行过时效处理； 8) 进行第二次冷却，在冷却速度为10?20°C /s下冷却至室温。
[0009] 优选地：热轧的终轧温度在840?880°C。
[0010] 优选地：卷取温度为600?650°C。
[0011] 优选地：退火温度为800?840°C。
[0012] 优选地：过时效温度为340?360°C。
[0013] 优选地：快速冷却速度为15?20°C /s。
[0014] 本发明中各元素及主要工序的作用 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；但是，保证钢具有高的延伸率和良好的焊接性，要求较低的碳含量。
[0015] Μη: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Μη作为扩大γ相区的元素，当 高的Μη含量在推迟珠光体转变的同时，也会推迟铁素体的析出；而Μη含量太低又容易 引起珠光体转变。
[0016] Α1 :属于封闭奥氏体相区元素，能够提高ACl，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A1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，A1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，A1是铁素体固溶强化元素， 以及A1N的析出可以起到一定的细化晶粒强化作用。A1具有跟Si-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。
[0017] Si、P、S、N均为钢中残留元素。但是，为了减少钢中P、S等化合物对钢的综合性能 的不良影响，应尽量严格控制钢中的P、S含量。
[0018] 本发明通过在普通碳锰钢基础上，仅通过提高A1的含量进行合金化；同时，在工 艺方面通过采用在340?370°C的高温下进行过时效处理，有效地改善了马氏体(第二相） 的组织形态（回火马氏体、降低位错密度)，从而降低了第二相马氏体的硬度，减少了马氏体 与铁素体间的硬度差。
[0019] 本发明与现有技术相比，成分设计中，采用高A1含量，从而扩大了（ a + Y )两相 区，使得退火工艺区间扩大，改善了钢的热处理工艺灵活性与适应性，降低了双相钢生产过 程中钢板性能对生产工艺的敏感性；通过采用高温过时效处理，改善了双相钢组织中的马 氏体的形态及微观亚结构，在确保双相钢力学强度满足要求的同时，降低了第二相马氏体 的硬度，从而获得了更优良的扩孔性能，进一步提高了扩孔型及翻边型零件成形的可靠性， 大大提升钢板地零件试用范围；并满足汽车轻量化和提高安全性的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 附图为本发明的退火工艺示意图。
【具体实施方式】
[0021] 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监测情况列表。
[0022] 本发明各实施例按照以下步骤生产： 1) 冶炼、浇注成坯并锻造成板坯； 2) 板坯经加常规热后进行热轧，控制热轧终轧温度在800?920°C ; 3) 进行卷取，控制卷取温度在550?700°C ; 4) 经常规酸洗后进行冷轧，控制冷轧总压下率为60%?70% ; 5) 进行连续退火，控制退火温度在760?920°C，退火时间在180?200s ; 6) 进行第一次冷却，冷却采用先缓冷后快速冷却的方式进行：在缓冷速度为5?8°C / s下冷却至620?650°C然后在快速冷却速度为15?25°C /s下冷却至过时效温度340? 370 °C ； 7) 在温度为340?370°C下进行过时效处理； 8) 进行第二次冷却，在冷却速度为10?20°C /s下冷却至室温。
[0023] 表1本发明各实施例及对比例的成分取值列表wt%
【权利要求】
1. 一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢，其组分及重量百分比含量为：c: 0· 1(Γ〇· 15%、Μη :1· 0?2· 0%、Α1 :1· 0?2· 0%，Nb:〈0· 10%，余量为 Fe 及不可避免杂质。
2. 生产权利要求1所述的一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢的方法，其步骤： 1) 冶炼、浇注成坯并锻造成板坯； 2) 板坯经常规加热后进行热轧，控制热轧终轧温度在800?920°C ; 3) 进行卷取，控制卷取温度在550?700°C ; 4) 经常规酸洗后进行冷轧，控制冷轧总压下率为60%?70% ; 5) 进行连续退火，控制退火温度在760?920°C，退火时间在180?200s ; 6) 进行第一次冷却，冷却采用先缓冷后快速冷却的方式进行，即：先在缓冷速度为5? 8°C /s下冷却至620?650°C，然后在快速冷却速度为15?25°C /s下冷却至过时效温度 340 ?370。。； 7) 在温度为340?370°C下进行过时效处理； 8) 进行第二次冷却，在冷却速度为10?20°C /s下冷却至室温。
3. 如权利要求2所述的生产一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢的方法，其特征在 于：热轧的终轧温度在840?880°C。
4. 如权利要求2所述的生产一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢的方法，其特征在 于：卷取温度为600?650°C。
5. 如权利要求2所述的生产一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢的方法，其特征在 于：退火温度为800?840°C。
6. 如权利要求2所述的生产一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢的方法，其特征在 于：过时效温度为340?360°C。
7. 如权利要求2所述的生产一种具有优良扩孔性能的冷轧双相钢的方法，其特征在 于：快速冷却速度为15?20°C /s。
【文档编号】C22C38/12GK104109802SQ201410378826
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】王辉, 叶仲超, 胡宽辉, 林承江, 潘利波, 刘永前, 刘文艳, 龙罡, 何俊 申请人:武汉钢铁(集团)公司