技术领域
本发明涉及一种低碳含磷冷轧复相钢及其制备方法。属特种钢热处理加工技术。
背景技术：
随着节能减排以及经济性和安全性要求的不断提高，采用高强钢实现汽车的轻量化，已经成为现代汽车工业发展的主要趋势。近些年来，先进高强度钢(AdvancedHighStrengthSteel)中的双相钢(DP)、复相钢(CP)、相变诱发塑性钢(TRIP)和马氏体钢(MART)等的研究开发和应用已经成为钢铁制造商和汽车制造商共同的研究热点，其中部分钢种已经实现稳定供货并批量化应用。高强度低碳微合金复相钢(CP钢)以铁素体、贝氏体和马氏体以及析出物为组成相，通过微合金化及控轧控冷技术，降低碳含量，不但能够得到理想的强度和足够的成形性，而且具有良好的加工硬化特性、焊接性能、能量吸收能力和高的残余形变量。其目标抗拉强度为800-1000MPa，特别适用于制造要求良好抗冲击性能的零件如车门防撞杆、保险杠和B立柱等安全零件，其应用对实现汽车轻量化及提高安全性具有重要的意义，逐渐成为汽车用超高强度钢板研究的重点之一。另外，低的合金含量所具有的经济性，高强度及良好的焊接性能，使其在其它领域的结构件上也有广阔的市场前景。
目前复相钢的研究工作主要围绕合金成分设计和工业化生产中控轧控冷工艺的优化展开，以期得到既满足性能要求又经济的钢种。通常是采用加入微合金元素提高强度，但是第二相碳化物在生产过程中不易控制，一旦粗化则会严重影响CP钢的性能。因此，本研究不采用该合金设计方案。
为了进一步优化CP钢性能，增加碳含量使其强度提高不失为一种切实可行的方法。但是碳含量的提高也即意味着钢中碳当量的提高，对于材料的焊接性能而言是不利的。此外，硅在贝氏体钢中有固溶强化和降低贝氏体开始转变温度的作用，它与锰合理匹配能提高钢的强度和韧性，但硅含量太高会造成钢板表面涂覆性能变差，因此本研究以Al、P部分代Si，可起到固溶强化的作用，而且经过Mclean动力学计算，P在短时间保温过程中基本不会发生晶界偏聚，经过3DAP（三维原子探针）观察没有发现P在晶界偏聚，而且低温性能测试也证实了该钢种不会因为P的添加而降低其冲击性能。室温拉伸性能测试结果表明，所设计的低碳含磷复相钢在节约成本的前提下达到了预期的性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种特殊成分的低碳含磷冷轧复相钢及其热处理加工方法。本发明的另一目的是通过添加Al和P，结合合适的热处理工艺，得到碳当量较低且强塑性良好的钢板。
本发明通过以下技术手段和措施来实现的：这种低碳含磷冷轧复相钢重量百分组成为：
C0.08-0.12%，Si0.5-1.0%，Mn0.5-2.0%，Al0.1-0.5%，
P0.02-0.06%，Fe余量。
所述的低碳含磷冷轧复相钢选择的重量百分组成为：C0.09%，Si0.85%，Mn1.6%，Al0.40%，P0.05%，Fe余量。
所述的低碳含磷冷轧复相钢选择的重量百分组成为：C0.09%，Si0.85%，Mn0.85%，Al0.48%，P0.055%，Fe余量。
所述的低碳含磷冷轧复相钢选择的重量百分组成为：C0.11%，Si0.95%，Mn1.4%，Al0.45%，P0.05%，Fe余量。
所述的低碳含磷冷轧复相钢，制备方法包括如下步骤：
A、将所述组分的钢坯经冷轧，制成厚度为1.0-1.5mm的钢板；
B、首先在940-980℃温度下等温保持2-8分钟，然后快速冷却至350-500℃，在该温度下继续等温保持2-8分钟；
C、然后将其水冷至室温，即可得到低碳含磷冷轧复相钢。
所述的低碳含磷冷轧复相钢，步骤B所述制备方法优选为：首先在950℃温度下等温保持5分钟，然后快速冷却至450℃，在该温度下继续等温保持5分钟。
本发明的技术进步效果表现在：采用Al、P部分取代Si起到固溶强化的作用，避免了高硅造成的表面涂覆性能差及碳含量增加造成的焊接性差的缺点，结合热处理加工工艺，可以获得碳当量低于0.45%，而强度为840-880MPa，延伸率为12-16%的低碳含磷冷轧复相钢。经过热处理加工后，低碳含磷冷轧复相钢主要由贝氏体、马氏体和铁素体组成，其中铁素体的相对量为10-20%（体积百分数，下同），贝氏体50-80%，余者为马氏体。低碳含磷冷轧复相钢的抗拉强度可以达到840MPa以上，拉断延伸率达到12%以上，碳当量低于0.45%，可保证良好的焊接性能。
具体实施方式
实施例1：
C0.08%-0.10%（0.09%）Si0.70%-1.0%（0.85%）
Mn1.2%-2.0%（1.6%）Al0.30%-0.50%（0.40%）
P0.04%-0.06%（0.05%）Fe余量
其中工艺过程和步骤如下：
将具有上述组成的钢坯经冷轧，制成厚度为1.5mm的钢板；将该钢板经热处理，首先在950℃温度下等温保持5分钟，然后快速冷却至450℃，在该温度下继续等温保持5分钟；然后将其水冷至室温，即可得到低碳含磷冷轧复相钢。
经仪器检测，经热处理后的钢板的显微组织相对量（体积百分比）为：铁素体10%-15%，贝氏体60%-80%，马氏体，余量。
经过仪器测试，经热处理后的钢板其力学性能值如下：
这表明，本发明实施例1制得的碳当量较低的低碳含磷冷轧复相钢具有良好的强塑性，既有高强度又有良好的塑性，同时保证良好的焊接性及表面性能。
实施例2：
C0.08%-0.10%0.09%）Si0.80%-0.90%（0.85%）
Mn0.5%-1.2%（0.85%）Al0.46%-0.50%（0.48%）
P0.05%-0.6%0.055%）Fe余量
其中工艺过程和步骤如下：
将具有上述组成的钢坯经冷轧，制成厚度为1.5mm的钢板；将该钢板经热处理，首先在950℃温度下等温保持5分钟，然后快速冷却至450℃，在该温度下继续等温保持5分钟；然后将其水冷至室温，即可得到低碳含磷冷轧复相钢。
经仪器检测，经热处理后的钢板的显微组织相对量（体积百分比）为：铁素体13%-20%，贝氏体50%-70%，马氏体，余量。
经过仪器测试，经热处理后的钢板其力学性能值如下：
这表明，本发明实施例2制得的碳当量较低的低碳含磷冷轧复相钢具有良好的强塑性，既有高强度又有良好的塑性，同时保证良好的焊接性及表面性能。
实施例3：
C0.10%-0.12%（0.11%）Si0.9%-1.0%（0.95%）
Mn1.2%-1.6%（1.4%）Al0.4%-0.5%（0.45%）
P0.04%-0.06%（0.05%）Fe余量
其中工艺过程和步骤如下：
将具有上述组成的钢坯经冷轧，制成厚度为1.5mm的钢板；将该钢板经热处理，首先在950℃温度下等温保持5分钟，然后快速冷却至450℃，在该温度下继续等温保持5分钟；然后将其水冷至室温，即可得到低碳含磷冷轧复相钢。
经仪器检测，经热处理后的钢板的显微组织相对量（体积百分比）为：铁素体8%-15%，贝氏体70%-80%，马氏体，余量。
经过仪器测试，经热处理后的钢板其力学性能值如下：
这表明，本发明实施例3制得的碳当量较低的低碳含磷冷轧复相钢具有良好的强塑性，既有高强度又有良好的塑性，同时保证良好的焊接性及表面性能。