专利名称：一种650MPa级低Si含Cr热轧双相钢板及其制造方法
技术领域：
本发明属于轧钢技术领域，特别涉及到一种抗拉强度达到650MPa级的低Si含Cr热轧双相钢板及其制造方法。本发明的双相钢板主要适用于汽车领域。
背景技术：
近年来，随着汽车工业的迅速发展，优化汽车构件的先进制造技术和减轻结构质量成为各方关注的焦点，特别是由于燃料和原材料成本原因及环保法规对汽车排放的严格限制，使汽车结构轻量化显得日益重要。据研究，车重每减轻10 %，可节省燃油3 % 7 %。实现汽车结构的轻量化最主要的方法是采用轻体材料。在早期的汽车制造中，汽车冲压件多采用普通的低碳钢，为了减轻车重，人们开发了低合金高强度钢(HSLA)，但是这种材料塑性低，导致了冲压成型困难。由软相铁素体和硬相马氏体组成的双相钢与普通低合金高强度钢相比，具有更优越的力学性能和成形性能，因而可广泛应用于汽车工业。
目前各钢厂和研究机构已开发出多个级别的热轧双相钢板，但其仍然存在一定缺陷，主要可分为两个方面一是成分中含有较高的Si元素或贵重合金元素(如Mo)，使钢材分别出现表面质量较差、成分较高等问题，很难打入市场；另一大缺陷为终轧后冷却路径复杂，导致钢板的性能波动较大，且对于S1-Mn系热轧双相钢而言，还存在卷取温度较低，对卷取设备的要求较高等问题。这些都对热轧双相钢板的大规模生产应用产生较大影响。公开号为CN101717886A的专利中提出了一种抗拉强度为650MPa级的热轧双相钢板及其制造方法，虽然其成本较低，轧后冷却工艺也相对简单，但其成分中Si含量较高，这将导致钢板出现表面质量问题，同时其卷取温度较低(低于300°C )，这又要求卷取设备具有较强的卷取能力，而传统热连轧机组的卷取能力达不到要求。公开号为CN1807670A、CN1807669A和CN101880825A的专利中也出现类似问题。公开号为CN1793400A的专利中提到的热轧双相钢板的生产方法则是在终轧后采用分段冷却工艺，这将导致冷却工艺的复杂难以控制，从而影响到钢板最终组织和性能的均匀性。而公开号为CN1970813A的专利中提到的热轧双相钢的生产方法除了在轧后采用分段冷却工艺外，其成分中的Si含量也较高。鉴于上述问题，开发成本低，且采用简单冷却路径和中温卷取方法生产的热轧双相钢板成为当前趋势。
发明内容
针对热轧双相钢板生产的现存问题，本发明提供了一种低成本、易生产、综合性能良好的650MPa级低Si含Cr热轧双相钢板及其制造方法。本发明以C-S1-Mn系热轧双相钢成分为基础，在降低Si含量的同时，添加一定量的Cr元素，并在轧后采用简单冷却路径，获得强度级别达到650MPa，显微组织为铁素体与马氏体的双相钢板。本发明的化学成分为，按质量百分数0. 06 % O. 15 % C、0. 05 % O. 5 %SiU. O % 1. 8 % Mn,O. 01 % O. 08 % Als,O. 3 % 1. 5 % Cr，并限制 P < O. 02 %、S<O. 005%，余量为Fe和不可避免的杂质。最终组织中铁素体体积分数为80% 90%，马氏体体积分数为10% 20%，钢板的延伸率高于25%，η值大于O. 19。本发明的650MPa级低Si含Cr热轧双相钢板的制造方法包括以下步骤(I)加热工艺将板坯加热到1200±20°C，保温时间1_3小时；(2)轧制工艺采用两阶段控制轧制，再结晶区压下率> 60%未再结晶区压下率> 70再结晶区开乳温度大于1050 C，未再结晶区开乳温度为900 940 C，终乳温度为820 880O。(3)冷却工艺终轧后采用连续层流冷却，冷却速率为20 40°C /s，卷取温度为530 600°C，成品厚度为3 10mm。本发明钢板成分主要作用为C :主要是形成所需数量的马氏体和保证钢的强度。考虑焊接性等，要求限制C含量在O. 2%以下，而C太低则不易得到双相组织，最优范围为O. 06% O. 15%。S1:可以扩大Fe-C相图的α + Υ区，有利于保持双相钢强度、延性等性能的稳定性和重现性。Si还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。然而，Si含量过高会给热轧表面质量和涂镀带来麻烦。本发明的主要特征之一就在于大幅度的降低Si含量，从而改善钢板的表面质量，因此最优成分设为O. 05% O. 5%。
Mn:是典型的奥氏体稳定化元素，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以及贝氏体转变。但Mn含量过高，在推迟珠光体转变的同时，也推迟铁素体的析出，使“速度窗口 ”变小，贝氏体区右移，使钢对工艺条件的敏感性变大。因此，选定Mn含量为1.0% 1.80%。Al :对临界区加热时奥氏体形态的影响与Si相似，即Al也促使马氏体呈纤维状形态，Al还可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。Al的最优范围为O. 01 % O. 08%。P :能使马氏体岛的形态发生显著变化，使马氏体岛尺寸变细小，且均匀分布。P的另一影响是提高α相的形成温度，扩大形成α相的温度范围。但P过剩添加，则加工性恶化，因此将其上限定为O. 02% .S :通过形成MnS等硫化物夹杂，成为裂纹的起点而使加工性能恶化，因此含量越少越好，将其上限定为O. 005%。Cr :是中强碳化物形成元素，显著提高钢的淬透性，不仅能强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变，而且扩大了“卷取窗口”。Cr虽是弱固溶强化元素，但能增大奥氏体的过冷能力，从而细化组织、得到强化效果。此外Cr可以促进碳向奥氏体扩散，并可降低铁素体的屈服强度，更有利于获得低屈服强度的双相钢。Cr的最优范围为O. 3% 1. 5%。本发明中，为了降低Si对钢板表面的影响，采用了低Si成分设计，但Si对铁素体含量具有很大的促进作用，降低Si含量，很可能导致钢板最终组织中铁素体含量的不足，这就需要制定合理的轧制工艺以弥补其影响。热轧时，在奥氏体再结晶区进行较大的变形，使奥氏体发生再结晶从而细化晶粒，而在未再结晶区则通过较大的变形获得足够的应变累积，同时在轧后采用连续的层流冷却工艺使铁素体晶粒大量快速的析出，从而使铁素体的含量得到了保证，并简化了冷却工艺。而若要在较高的温度区间内进行卷取，则必须保证奥氏体的稳定性，除了工艺上的调整外，加入适当的奥氏体化稳定元素是必要的，因此本发明中加入了适当含量的Cr元素。总之，合理的成分设计和控轧控冷工艺的相互配合是本发明得以实现的关键。本发明的650MPa级双相钢板有益效果为由于本发明成分中Si含量较低，减小了 Si对钢板表面的影响，同时成分中只加入一定量的Cr元素，用以保证奥氏体的稳定性，与传统中温卷取型热轧双相钢的成本相比大大降低；由于轧后采用连续冷却工艺，而非传统的复杂分段冷却工艺，使生产工序简化，易于进行；同时，冷却后采用中温卷取，降低了对卷取设备的要求；轧后采用连续冷却工艺还提高了钢板长度方向上组织和性能的稳定性，避免了由于分段冷却而带来的钢板的组织和性能不均性；与现有技术的双相钢相比具有更优越的力学性能和成形性能。
具体实施例方式发明实施例如下将按质量百分数0.06% O. 15% C、0. 05 % O. 5 % S1、1.O % 1. 8 % Mn,O. 01 % O. 08 % Als,O. 3 % 1. 5 % Cr，并限制 P < O. 02 %、S
<O. 005%，余量为Fe和不可避免杂质的厚度为60mm的试验坯加热到1200±20°C，保温2小时后在Φ500 二辊可逆式热轧机组上进行两阶段控轧，再结晶区压下率为>60%，未再结晶区压下率为> 70% ;再结晶区开轧温度大于1050°C，未再结晶区开轧温度为900 940°C，终轧温度为820 880°C。终轧后采用连续冷却，冷却速率为20 40°C /s，卷取温度为530 600°C，成品厚度为3 10_。下面通过本发明的几个最佳实施例说明本发明的技术效果。其具体成分、温度制度及钢板的组织及性能见表1-3。表I本发明实施例的化学成分(wt，% )
权利要求
1.一种650MPa级低Si含Cr热轧双相钢板,其特征在于,化学成分为，按质量百分数0.06% O. 15% C、0. 05% O. 5% S1、l. 0% 1. 8% Mn,O. 01% O. 08% Als、0. 3% 1.5% Cr，并限制P < O. 02%, S < O. 005%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种650MPa级低Si含Cr热轧双相钢板，其特征在于，钢的最终组织中铁素体体积分数为80 % 90 %，马氏体体积分数为10 % 20 %，钢板的延伸率高于25%，η值大于O. 19。
3.一种用于权利要求1所述的一种650MPa级低Si含Cr热轧双相钢板的制造方法,其特征在于，采用权利要求1成分的板坯，包括以下步骤(1)加热工艺将板坯加热到1200±20°c，保温时间1-3小时；(2)轧制工艺采用两阶段控制轧制，再结晶区压下率为>60%，未再结晶区压下率为> 70再结晶区开乳温度大于1050 C，未再结晶区开乳温度为900 940 C，终乳温度为820 880 O ；(3)冷却工艺终轧后采用连续层流冷却，冷却速率为20 40°C/s，卷取温度为530 600°C，成品厚度为3 10_。
全文摘要
本发明公开一种650MPa级低Si含Cr热轧双相钢板及其制造方法，化学成分为按质量百分数0.06％～0.15％C、0.05％～0.5％Si、1.0％～1.8％Mn、0.01％～0.08％Als、0.3％～1.5％Cr，并限制P＜0.02％、S＜0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质，钢中铁素体80％～90％，马氏体10％～20％，延伸率高于25％，n值大于0.19。工艺为板坯加热1200±20℃，保温1-3小时；采用两阶段控制轧制，再结晶区开轧温度大于1050℃，未再结晶区开轧温度为900～940℃，终轧温度为820～880℃。终轧后采用连续层流冷却，冷却速率为20～40℃/s，卷取温度为530-600℃，成品厚度为3～10mm。本发明降低了Si，成本低；生产工序简化，具有优越的力学性能和成形性能。
文档编号C22C38/38GK103031493SQ20111030314
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者董毅, 时晓光, 刘仁东, 韩斌, 史乃安, 于宁, 王进臣, 徐鑫, 李桂艳, 高晓龙 申请人:鞍钢股份有限公司