抗拉强度650MPa级热轧复相钢及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗拉强度650MPa级热轧复相钢及其生产方法。所述复相钢由以下重量百分比的化学成分构成：C 0.06％～0.10％，Si≤0.3％，Mn 0.90％～1.3％，P≤0.025％，S≤0.008％，Als 0.020％～0.070％，Nb 0.01％～0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。所述复相钢的生产方法，包括如下步骤：1)转炉冶炼，2)吹氩、铝线终脱氧与化学成分调整，3)连铸成坯并对铸坯加热，4)进行分段轧制，5)采用五段式控制冷却工艺。该方法所生产的复相钢的钢板组织含贝氏体、马氏体以及一定数量铁素体，可获得更好的成形性能。
【专利说明】
抗拉强度650MPa级热轧复相钢及其生产方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种复相钢，特别是指一种抗拉强度650MPa级热乳复相钢及其生产方 法。
【背景技术】
[0002] 随着节能减排以及安全性的要求提高，采用高强以及超高强钢实现汽车的轻量化 成为现代汽车工业发展的主要趋势。高强度钢中，复相钢以铁素体、贝氏体和马氏体以及析 出物组成相，不但具有高强度和足够的成形性，而且具有良好的加工硬化特性以及良好的 焊接性能。同时，复相钢具有尚的能量吸收能力和尚的残余变形变量，特别适合于要求良好 抗冲击性能的零件如车门防撞杆、保险杠等安全零件。但由于设备及工艺的限制，国内外鲜 有相关钢种生产的报道，世界上也只有蒂森、浦项和宝钢少数钢铁企业具备供货条件。
[0003] 中国专利申请"一种抗拉强度780MPa级复相钢板及制造方法"，申请号 200510130899. X，公开了一种拉强度780MPa级复相钢板及制造方法，包括:化学成分按质量 百分数为：0.13~0.17%C、0.20 ~0.40%Si、1.30~1.50%]?11、0.02~0.03%恥，余量为卩6; 组织为粒状贝氏体与马氏体复相组织，其中：粒状贝氏体体体积分数为90~95%，马氏体体 积分数为10~5 %;屈服强度为525~550MPa，抗拉强度为785~795MPa，断后总伸长率为20 ~25 %。通过控乳控冷工艺乳制，控制开乳温度1100~1150 °C，终乳温度800~850°C ;控制 第一段冷却速度40~70°C/s，冷却后温度550~610°C;第二段冷却速度220~360°C/s，卷取 温度20~250°C;冷却后进行卷取，控制钢板厚度3~4.5mm。该制造方法获得钢板组织中没 有铁素体组织，完全由贝氏体及马氏体组成，成形性能较差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种成形性能好的抗拉强度650MPa级热乳复相钢及其生 产方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明所提供的抗拉强度650MPa级热乳复相钢，由以下重量百 分比的化学成分构成：C:0.06% ~0.10%，Si 彡0.3%，Mn:0.90%~1.3%，P$0.025%，S< 0.008%，Als(酸溶铝含量）：0.020%~0.070%，Nb:0.01 %~0.03%，余量为Fe及不可避免 的杂质。
[0006] 以下对各化学成分的作用进行说明。
[0007] 碳:碳是廉价的固溶强化元素。根据本钢种的应用范围，主要用于汽车零部件，需 要进行一定程度的冲压变形加工，因此要求材料在满足强度要求的同时，具有良好的冷成 形性能。如果其含量小于〇. 06%，则不能满足材料强度的要求;如果其含量大于0.10%，则 不能满足材料的良好成形性能。所以，将其含量限定在〇. 06~0.10%范围。
[0008] 硅:硅是廉价而有效的钢液脱氧元素，但过多的硅含量会恶化热乳钢板的表面质 量，因此对于娃含量将其含量限定在0.3 %以下。
[0009]锰:锰是提高强度和韧性最有效的元素。如果其含量小于0.90%，则不能满足材料 强度要求;但是添加多量的锰，会导致增加钢的淬透性，由于焊接硬化层的出现而使裂纹敏 感性增高，且增加钢材的合金成本。鉴于此，将其上限定为1.3%，所以，将其含量限定在 1.00~1.3%范围。
[0010]磷:为了避免材料的焊接性能、冲压成形性能、韧性、二次加工性能发生恶化，设定 其含量上限为〇. 025%。所以将其含量控制在0.025%以下。
[0011]硫:硫含量对钢的冷弯性能有较大影响，随着硫含量的增加，钢的冷弯性能降低。 钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性是十分不利的，并造 成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对钢板冲压成形工艺和制 造成本的考虑，将钢中硫含量控制在0.008%以下。
[0012] 铝：铝是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0.020%时，不能发挥其效果；另一方 面，由于添加多量的铝容易形成氧化铝团块，所以，设定Als上限为0.070%。因此，Als含量 限定在〇. 020~0.070%范围。
[0013]铌:铌主要通过细化晶粒和沉淀析出强化来提高钢的强度，是强烈的碳、氮化合物 形成元素，在钢中主要以Nb(C、N)形式存在，阻止奥氏体晶粒的长大，最终使铁素体晶粒尺 寸变小，细化组织。当其含量低于0.01%时，不能满足材料高强度的要求;而加入的铌高于 0.03%时，已能满足其强度与成型性能的要求，若再添加，合金成本会显著上升。所以，根据 钢种的性能目标要求，将其含量限定在〇. 01~〇. 03 %范围。
[0014]除了对以上化学成分及范围作了限定以外，从提高材料成形性、经济性的观点出 发，本发明未添加(^11、11、附、0、]/[0等贵重合金元素。
[0015] 优选地，所述化学成分中，Μη的重量百分比为1 · 19%~1 · 29%。
[0016] 优选地，所述化学成分中，Nb的重量百分比为0.019%~0.029%。
[0017]上述抗拉强度650MPa级热乳复相钢的生产方法，包括如下步骤：
[0018] 1)进行转炉冶炼；
[0019] 2)在吹氩站进行吹氩，添加铝线终脱氧，并进行其他化学成分的调整；
[0020] 3)连铸成坯并对铸坯加热，铸坯加热温度控制在1250~1300°C，加热在炉时间160 ~200min;
[0021] 4)进行分段乳制:控制粗乳结束温度在1080~1120°C，控制精乳终乳温度在800~ 880。。；
[0022] 5)采用五段式控制冷却工艺：第一段冷却速度为80~180°C/s，冷却至680~720 °C，第二段冷却速度为3~8°C/s，冷却至630~680°C，第三段冷却速度为30~100°C/s，冷却 至410~450°C，第四段冷却速度为3~8°C/s，冷却至380~430°C，第五段冷却速度为30~ 100°C/s，冷却至100~250°C;其中，第一段、第三段、第五段采用水冷，第二段、第四段采用 空冷。
[0023]以下对各步骤的控制原理进行说明。
[0024]关于进行铸坯加热温度和时间的控制，是本发明的关键工序之一。采取1250~ 1300°C高温加热是为了保证钢坯中的合金元素完全溶解，在炉加热总时间控制在160~ 200min是为了保证合金元素的完全溶解。
[0025]关于进行分段乳制，控制粗乳结束温度在1080~1120 °C，并控制精乳终乳温度在 800~880°C也是本发明的关键工序。这是因为如果粗乳结束温度低于1080°C，则无法保证 精乳终乳温度达到设定值，增大乳制负荷，增加能耗;如高于1120Γ，则会产生较多的氧化 铁皮，影响钢材的表面质量。如果精乳终乳温度低于800°C，则会在材料的二相区内进行乳 制，造成混晶等缺陷，且乳制压力过大，超过设备能力；如高于890°C，则钢材的原始奥氏体 晶粒会过于粗大，降低钢材的强度。
[0026] 关于采用五段式控制冷却工艺:第一段冷却速度为80~180°C/s，冷却至650~700 °c，为了保证在钢材的再结晶晶粒还未开始长大时及时进行冷却，避免粗大组织的产生。第 二段冷却速度为3~8°C/s，冷却至630~680 °C，为了获得一定比例的铁素体组织。第三段冷 却速度为30~100°C/s，冷却至410~450°C，第四段冷却速度为3~8°C/s，冷却至380~430 °C，为了得到大比例的贝氏体组织。第五段冷却速度为30~100°C/s，冷却至100~250°C，为 使基体具有一定的马氏体组织，满足材料较高的强度要求。
[0027] 优选地，步骤2)中，吹氩时间为:底吹彡4min，顶吹彡5min。
[0028] 优选地，步骤3)中，控制铸坯加热温度在1280 °C~1300 °C，控制在炉时间16 2~ 188min〇
[0029] 优选地，步骤4)中，控制粗乳结束温度在1090~1100°C。
[0030] 优选地，步骤4)中，控制精乳终乳温度在840~865°C。
[0031] 优选地，步骤5)中，第一段冷却速度为85~110°C/s，第二段冷却速度为4~5°C/s， 第三段冷却速度为35~60°C/s，第四段冷却速度为4~5°C/s，第五段冷却速度为35~55°C/ So
[0032] 优选地，步骤5)中，第一段冷却至680~705°C，第二段冷却至640~655°C，第三段 冷却至420~440°C，第四段冷却至395~415°C，第五段冷却至120~160°C。
[0033] 本发明的有益效果是:所生产的复相钢的钢板组织含贝氏体、马氏体以及一定数 量铁素体，可获得更好的成形性能，其下屈服强度550~700MPa，抗拉强度彡650MPa，延伸率 能够达到15 %，180°横向弯曲试验D = la合格，且具有良好的表面质量，可由此制造 成形复杂、高强度要求的汽车零部件。
【附图说明】
[0034]图1为本发明的金相组织图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0036] 实施例1
[0037]本实施例提供了一种抗拉强度650MPa级热乳复相钢，由以下重量百分比的化学成 分构成：c:0.060%，Si :0.25%，Mn: 1.29%，P:0.025%，S:0.006%，Nb:0.030%，Als: 0.045%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0038] 上述复相钢的生产方法，其步骤如下：
[0039] 1)进行转炉冶炼；
[0040] 2)在吹氩站添加铝线终脱氧，并进行其他成分调整，吹氩时间：底吹多4min，顶吹 ^：5min 〇
[00411 3)连铸成坯并对铸坯加热，铸坯加热温度控制在1280 °C (温度实际会有一定波动， 下同），在炉加热时间160min;
[0042] 4)进行分段乳制:控制粗乳结束温度在1090°C，控制精乳终乳温度在800°C ;
[0043] 5)采用五段式控制冷却工艺:第一段冷却速度为180°C/s，冷却至720°C，第二段冷 却速度为5°C/s，冷却至680°C，第三段冷却速度为100°C/s，冷却至450°C，第四段冷却速度 为5°C/s，冷却至430°C，第五段冷却速度为100°C/s，冷却至170°C。其中，第一段、第三段、第 五段采用水冷，第二段、第四段采用空冷。
[0044] 6)进行卷取，控制卷取温度在170°C (卷取温度与第五段冷却温度一致）；
[0045] 7)进行精整及后工序，如矫直、酸洗、清理等。
[0046]本实施例中复相钢的力学性能检验结果如表3所示，其下屈服强度ReL:611MPa，抗 拉强度Rm: 702MPa，延伸率A8Qmm: 22 %，屈强比:0.87，180°横向弯曲试验:d = la合格。
[0047] 如图1所示，为本实施例中复相钢的金相组织图，主要由贝氏体，铁素体以及少量 马氏体组织组成。
[0048] 实施例2~8
[0049]各实施例所提供的抗拉强度650MPa级热乳复相钢，由表1中所列重量百分比的化 学成分构成(余量为Fe及不可避免的杂质）。其生产步骤与实施例1基本相同，不同之处在 于，各步骤采用表2中所列工艺参数。各实施例所得复相钢的力学性能检验结果列于表3中。 [0050]表1本发明各实施例的取值列表
[0053] 表2本发明各实施例的主要工艺参数列表
[0054]
[0055]表3本发明各实施例力学性能检验结果列表
【主权项】
1. 一种抗拉强度650MPa级热乳复相钢，其特征在于，由以下重量百分比的化学成分构 成： C 0.06% ~0.10%, Si <0.3%, Μη 0.90% ~1.3%， Ρ 彡 0.025%， S ^0.008%, Als 0.020% ~0.070%， Nb 0,01% ~0.03%, 余量为Fe及不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的抗拉强度650MPa级热乳复相钢，其特征在于：所述化学成分 中，Μη的重量百分比为1.19%~1.29%。3. 根据权利要求1所述的抗拉强度650MPa级热乳复相钢，其特征在于：所述化学成分 中，Nb的重量百分比为0.019%~0.029%。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的抗拉强度650MPa级热乳复相钢的生产方法，其特 征在于，包括如下步骤： 1) 进行转炉冶炼； 2) 在吹氩站进行吹氩，添加铝线终脱氧，并进行其他化学成分的调整； 3) 连铸成坯并对铸坯加热，铸坯加热温度控制在1250~1300 °C，加热在炉时间160~ 200min； 4) 进行分段乳制：控制粗乳结束温度在1080~1120°C，控制精乳终乳温度在800~880 °C； 5) 采用五段式控制冷却工艺：第一段冷却速度为80~180°C/s，冷却至680~720°C，第 二段冷却速度为3~8°C/s，冷却至630~680 °C，第三段冷却速度为30~100 °C/s，冷却至410 ~450°C，第四段冷却速度为3~8°C/s，冷却至380~430°C，第五段冷却速度为30~100°C/ s，冷却至100~250°C;其中，第一段、第三段、第五段采用水冷，第二段、第四段采用空冷。5. 根据权利要求4所述的抗拉强度650MPa级热乳复相钢的生产方法，其特征在于，步骤 2) 中，吹氩时间为:底吹多4min，顶吹多5min。6. 根据权利要求4所述的抗拉强度650MPa级热乳复相钢的生产方法，其特征在于:步骤 3) 中，控制铸坯加热温度在1280°C~1300°C，控制在炉时间162~188min。7. 根据权利要求4所述的抗拉强度650MPa级热乳复相钢的生产方法，其特征在于:步骤 4) 中，控制粗乳结束温度在1090~1100°C。8. 根据权利要求4所述的抗拉强度650MPa级热乳复相钢的生产方法，其特征在于:步骤 4) 中，控制精乳终乳温度在840~865°C。9. 根据权利要求4所述的抗拉强度650MPa级热乳复相钢的生产方法，其特征在于:步骤 5) 中，第一段冷却速度为85~110°C/s，第二段冷却速度为4~5°C/s，第三段冷却速度为35 ~60°C/s，第四段冷却速度为4~5°C/s，第五段冷却速度为35~55°C/s。10.根据权利要求4所述的抗拉强度650MPa级热乳复相钢的生产方法，其特征在于：步 骤5)中，第一段冷却至680~705°C，第二段冷却至640~655°C，第三段冷却至420~440°C， 第四段冷却至395~415°C，第五段冷却至120~160°C。
【文档编号】C22C38/06GK105950984SQ201610296984
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】王孟, 梁文, 刘永前, 刘斌, 赵江涛, 王立新, 杨海林, 彭涛
【申请人】武汉钢铁股份有限公司