专利名称：一种高应变强化性能冷轧双相钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及高性能高强轿车用钢及其生产方法，具体属于一种高应变强化性能冷轧双相钢及其生产方法。
背景技术：
随着车身轻量化的不断发展与乘客安全性要求的不断提高，轿车生产企业越来越多的采用强度级别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企业均已开展了不同级别的双相钢的开发。目前在此种钢种的开发方面，通常要求添加大量的合金元素如Si、Mn、Cr等，并同时结合匹配的生产工艺，及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。
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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。然而，不同的马氏体形态以及马氏体含量，造成了双相钢在力学性能方面虽然满足了强度的要求，但是，在屈强比、加工硬化性和烘烤硬化性等方面存在明显差异。由于高的烘烤硬化性和应变强化性，能够进一步提升钢板冲压成形后零件的屈服强度，大大提升零件的使用强度和服役性能。因此，在保证钢板强度指标满足要求的同时，提高应变强化性也是高强汽车用钢的一项重要指标。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，而针对双相钢的应变强化性对钢板冲压成形后零件的屈服强度影响则未予以关注。
发明内容
本发明要解决的问题是在保证钢板具有高抗拉强度、低屈强比的基础上，通过成分及工艺的匹配性设计，通过控制及优化钢板微观组织特征，大幅提高钢板的应变强化性能，进而使钢板冲压成形后零件的屈服强度得到大幅提升，从而提高轿车零件的使用强度和服役性能。实现上述目的的措施
一种高应变强化性能冷轧双相钢，其组分及重量百分比含量c 0. 109T0. 15%、Mn I. 0% 2. 0%, Al :1. 0% 2. 0%,Mo :0. 1% 0. 2%，其余为Fe及不可避免的杂质。生产高应变强化性能冷轧双相钢的方法，其步骤
1)常规冶炼、铸坯并对铸坯加热；
2)进行热轧，控制终轧温度在800 920°C；
3)进行卷曲，控制卷取温度在550 700°C；
4)进行冷轧，控制累计压下率在60% 70%；
5)进行连续退火，控制退火温度在760 920°C，退火时间180 200秒；6)进行冷却，在冷却速度为5 8°C/秒下缓冷却至620 650°C，然后在冷却速度为20 30°C /秒下快速冷却至过时效温度260 300°C ；
7)进行过时效处理，处理温度为260 300°C，处理时间不低于60秒；
8)采用水冷冷却至室温。优选的终轧温度在840 880°C。优选的卷取温度在600 650°C。优选的退火温度在810 850°C。优选的快速冷却速度为20 25°C /秒。优选的过时效温度在26(T280°C。本发明中各元素的作用及机理
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。Mn: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Mn作为扩大Y相区的元素，当高的Mn含量在推迟珠光体转变的同时，也会推迟铁素体的析出；而Mn含量太低又容易
引起珠光体转变。Al :属于封闭奥氏体相区元素，能够提高Ac1，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Al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，Al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，Al是铁素体固溶强化元素，以及AlN的析出可以起到一定的细化晶粒强化作用。Al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。Mo:属于中强碳化物形成元素，对提高临界区加热时所形成的奥氏体的淬透性具有良好的影响，同时Mo对珠光体转变的抑制作用非常明显，从而为了提高钢的淬透性，同时抑制快速冷却过程中珠光体等组织的形成。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。在本发明的成分设计中，由于高Al的加入，从而扩大了( a + Y )两相区，使得本发明钢的退火工艺区间扩大，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；
工艺上，创新地优选采用低温过时效处理，有效控制并保证了双相钢组织中的马氏体的形态为岛状马氏体及马氏体中存在有孪晶、层错等微观亚结构，同时有效保证了铁素体中大量高密度位错的存在；独特的微观组织特征在确保双相钢力学强度满足高抗拉强度、低屈服强度的同时，获得了更高的应变强化性能，从而使得钢板通过冲压成形后屈服强度得以大幅提升，进一步提高了零件成形后的强度，提升零件的服役性能。本发明能满足国内汽车轻量化和提高安全性的要求。
图I为本发明的金相组织为铁素体+岛状马氏体(灰色相)图、图2为本发明铁素体中的高密度位错结构图 图3为本发明马氏体中的孪晶结构图。
具体实施例方式下面对本发明予以详细描述
表I为本发明各实施例的取值列表；
表2为本发明各实施例的主要工艺参数列表；
表3为本发明各实施例性能监测情况列表。本发明各实施例按照以下步骤生产
其步骤
1)常规冶炼、铸坯并对铸坯加热；·
2)进行热轧，控制终轧温度在800 920°C；
3)进行卷曲，控制卷取温度在550 700°C；
4)进行冷轧，控制累计压下率在60% 70%；
5)进行连续退火，控制退火温度在760 920°C，退火时间180 200秒；
6)进行冷却，在冷却速度为5 8°C/秒下缓冷却至620 650°C，然后在冷却速度为20 30°C /秒下快速冷却至过时效温度260 300°C ；
7)进行过时效处理，处理温度为260 300°C，处理时间大于60秒；
8)采用水冷冷却至室温。表I本发明各实施例组分的取值列表(wt%)
实例 |C [Mn [Al [Mo [Si|P|S
10. 10 TTo 1~5 0. 20 ~05<0. 01<0. 005
20. 12 1~5 TTo 0. 15 ~05<0. 01<0. 005
30. 15 270 270 0. 10 ~05<0. 01<0. 005
4p. Ii TTYTTT 0.14 ~05〈0.01 <o. 005
50. 13 ~~ 0. 17 ~05 <0. 01 <0. 005
6|o. 14 |l. 7丨1. 8丨0. 12 |〈0. 05 |<0. 01 |<0. 005
表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表从表3可以分析出，本发明生产工艺适应性好，力学性能优良。对比实施可以发现，本发明具有良好的应变强化性，其应变强化值均达到150Mpa以上，从而保证钢板经过应变强化后，钢板的屈服强度将大大提高，从而大大提升了零件的使用性能。本发明钢板工艺适应性强，工艺窗口宽，适合于传统冷轧产线的工业化生产，具有良好地推广应用性，满足汽车零件的高强化与轻量化，经济效益与社会效益显著。
权利要求
1.一种高应变强化性能冷轧双相钢，其组分及重量百分比含量c 0. 109T0. 15%、Mn I. 0% 2. 0%, Al :1. 0% 2. 0%,Mo :0. 1% 0. 2%，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.生产权利要求I所述的高应变强化性能冷轧双相钢的方法，其步骤 1)常规冶炼、铸坯并对铸坯加热； 2)进行热轧，控制终轧温度在800 920°C； 3)进行卷曲，控制卷取温度在550 700°C； 4)进行冷轧，控制累计压下率在60% 70%； 5)进行连续退火，控制退火温度在760 920°C，退火时间180 200秒； 6)进行冷却，在冷却速度为5 8°C/秒下缓冷却至620 650°C，然后在冷却速度为20 30°C /秒下快速冷却至过时效温度260 300°C ； 7)进行过时效处理，处理时间为不低于60秒； 8)水冷至室温，待用。
3.如权利要求2所述的生产高应变强化性能冷轧双相钢的方法，其特征在于终轧温度在840 880°C。
4.如权利要求2所述的生产高应变强化性能冷轧双相钢的方法，其特征在于卷取温度在600 650 0C o
5.如权利要求2所述的生产高应变强化性能冷轧双相钢的方法，其特征在于退火温度在810 850°C。
6.如权利要求2所述的生产高应变强化性能冷轧双相钢的方法，其特征在于快速冷却速度为20 25°C /秒。
7.如权利要求2所述的生产高应变强化性能冷轧双相钢的方法，其特征在于过时效温度为260 280°C。
全文摘要
本发明涉及一种高应变强化性能冷轧双相钢及其生产方法。其组分及重量百分比含量C0.10%~0.15%、Mn1.0%~2.0%、Al1.0%~2.0%、Mo0.1%~0.2%，其余为Fe及不可避免的杂质；生产步骤常规冶炼、铸坯并对铸坯加热；热轧；卷曲；冷轧；连续退火；冷却；过时效处理；水冷至室温。本发明在保证钢板具有高抗拉强度、低屈强比的基础上，通过成分及工艺的匹配性设计，通过控制及优化钢板微观组织特征，大幅提高钢板的应变强化性能，进而使钢板冲压成形后零件的屈服强度得到大幅提升，从而提高轿车零件的使用强度和服役性能。
文档编号C22C38/12GK102747275SQ20121025504
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者刘吉斌, 叶仲超, 吴青松, 孔勇江, 林承江, 王辉 申请人:武汉钢铁(集团)公司