本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种屈服强度500MPa级冷轧钢板及其制备方法。
背景技术：
汽车轻量化是汽车“节能减排”的关键技术路线：汽车自重每减少10％，可降低油耗6％-8％，降低二氧化碳排放13％。汽车用钢高强度化是实现汽车轻量化的重要方向，通过增加高强度钢板的使用量强化车身结构，可提高其撞击安全性。因此，高强度钢板的使用可以兼顾车体轻量化和提高撞击安全性的需求。
双相钢由于具有良好的强塑性，在汽车用钢中占很大比例。然而，双相钢由于其软硬相之间的硬度差异，在弯曲成形、扩孔加工或翻边凸缘加工等过程中极易出现局部成形开裂。正因如此，学者们提出通过降低软硬相之间的硬度差异、保证组织匀质化的方法来获得良好的局部成形性能。例如，在热轧汽车用钢中，日本JFE利用微合金元素的纳米析出粒子提供析出强化，获得了纳米析出强化型高强钢，称为NANO-HITEN技术。该类钢的基体组织为铁素体，依靠细晶强化和析出强化来保证高强度，具有高的屈强比；同时，由于匀质化的组织，具有优异的局部成形性能。
对于冷轧汽车用钢，在汽车制造中，汽车前后纵梁、侧梁等受力结构件和加强件需要有良好的抗变形能力，即需要有高的屈服强度和高的屈强比。冷轧高强度低合金钢在这些部件用量较大。与上述析出强化型热轧高强钢类似，这类钢的强化机制为细晶强化和析出强化。其常见牌号如屈服强度340MPa、380MPa及420LA，其中屈服强度420MPa级别为目前国标中最高级别。但是，随着对汽车轻量化需求的增加，420MPa以上级别高屈强比型低合金钢的需求日益增加。
目前，国内能生产420MPa以上级别的企业较少。要获得高强度，需要进一步提高微合金元素用量，生产成本显著提高。此外，高的微合金元素含量容易导致再结晶不充分，从而造成力学性能波动等问题。目前企业生产过程中通常采用高温均热的方法来保证充分再结晶，从而获得均匀的组织，均热温度一般在800℃左右甚至更高，造成能耗增加。
CN 101376944A涉及一种屈服强度500MPa级冷轧低合金高强钢的连续退火工艺方法，其带钢均热温度为780～850℃，屈服强度可超过500MPa。该方法中虽然Nb含量较低，但Si含量为0.4～1.0％，如此高的Si含量将加大带钢表面质量控制难度；而且其Mn含量为1.2％～2.0％，高的Mn含量容易因偏析造成带状组织等问题，影响成形性能；另外，该方法中获得的屈强比均不超过0.85。
CN105950967A涉及一种屈服强度500MPa级的低合金高强度钢的生产方法，其主要成分为：C 0.06-0.10％，Si 0.10-0.50％，Mn 0.8-2.0％，Cr 0.10-0.50％，Nb 0.02-0.04％，Ti 0.02-0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。热轧卷取温度为600±20℃，连续退火均热温度为800±30℃，过时效温度340±40℃。该方法中添加了Cr元素，Cr的主要作用为提高淬透性，推迟贝氏体和珠光体相变，另外过时效温度较低，Cr的添加有助于获得一定量的马氏体。马氏体的存在导致可动位错密度增加，从而降低屈服强度；此外，600℃左右的卷取温度使得热轧后微合金元素大量析出，从而导致后续连续退货过程中由于析出粒子粗化，影响析出强化效果。上述两点导致该方法中低合金钢的屈强比均低于0.8，难以获得高屈强比。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种屈服强度500MPa级冷轧低合金钢及其制备方法；该方法将热轧后冷却条件控制与连续退火过程中的加热控制相结合，即通过控制热轧后冷却速度及卷取温度；在后续连续退火过程中采用短时等温的方法，在保证组织均匀性的基础上实现组织细化和析出强化。采用该方法制造屈服强度500MPa级冷轧低合金钢，具有高屈强比，并且具有优异的塑性和局部成形性能。
本发明的屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.06～0.09％，Si：0～0.2％，Mn：0.8～1.0％，Ti：0.03～0.05％，Nb：0.02～0.04％，其余为Fe及不可避免杂质元素。
所述的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其厚度为0.5～2.5mm。
所述的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其屈服强度为530～560MPa，抗拉强度为580～615MPa，延伸率A80为21.3～22.5％，屈强比≥0.90。
所述的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其微观组织包括铁素体、珠光体和渗碳体，其中，铁素体、珠光体和渗碳体三者体积百分比之和≥98％，铁素体的晶粒平均尺寸为3.8～4.5μm。
本发明的屈服强度500MPa级冷轧钢板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，熔炼及锻造：
按照屈服强度500MPa级冷轧钢板的化学成分配比，熔炼成铸锭；其中，屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C 0.06～0.09％，Si 0～0.2％，Mn 0.8～1.0％，Ti 0～0.02％，Nb 0.01～0.025％，其余为Fe及不可避免杂质元素；将铸锭锻造板坯；
步骤2，热轧：
(1)将锻造后板坯在1220±30℃保温2～3h；
(2)将保温后的板坯，进行热轧，开轧温度为1150～1180℃，终轧温度为880～920℃，累计压下率为85.7～94％，制得热轧板；
(3)将热轧板，以40～100℃/s的冷却速率，冷却至400～580℃时，进行卷取；
步骤3，冷轧：
(1)将卷取后的热轧板，酸洗；
(2)将酸洗后的热轧板，进行冷轧，冷轧压下率为50～83.3％，制得冷轧板；
步骤4，连续退火处理：
(1)将冷轧板，以2～10℃/s加热速率升温至635～655℃；
(2)然后，再以2～5℃/s加热速率升温至750～800℃；
(3)在750～800℃，保温50～100s，制得均热钢板；
(4)将均热钢板，以1～3℃/s的冷却速率缓冷至650～700℃；
(5)然后，再以30～50℃/s的冷却速率冷却至380～420℃，过时效300～500s至350～380℃；
(6)最后，以5～10℃/s冷却速率冷却至室温，制得屈服强度500MPa级冷轧钢板。
上述的屈服强度500MPa级冷轧钢板的制备方法中：
所述步骤1中，按照屈服强度500MPa级冷轧钢板的成分化学成分选配原料后，熔炼。
所述步骤2中，卷取温度为400～580℃。
所述步骤4中，(1)为一段加热，(2)为二段加热，(3)为三段加热，也是均热段，保温时间即为均热时间。
所述步骤2中，热轧前板坯厚35～50mm，热轧板厚3～5mm，步骤3中的冷轧板厚0.5～2.5mm。
屈服强度500MPa级冷轧钢板的制备方法，包括如下步骤：
本发明的屈服强度500MPa级冷轧钢板及其制备方法，设计思路如下：
低合金钢合金元素含量较低，其主要强化机制为细晶强化和析出强化。最大限度地运用析出强化效果，是实现高屈强比的必要条件。此外，在实现上述两种强化机制的基础上，保证铁素体晶粒的完全再结晶，是获得高强塑性及力学稳定性的关键。
在热轧后以40～100℃/s冷却速率快速冷却至400～580℃卷取，通过冷却条件控制，可抑制部分微合金元素的析出，并保证热轧后细小的析出粒子尺寸。同时，该冷却条件可为冷轧钢板提供更高的形变储能。
在后续连续退火过程中，高的形变储能可以大幅提高铁素体再结晶动力学，从而保证在较短均热时间内发生完全再结晶，保证组织均匀性。同时，固溶部分的微合金元素将发生弥散析出，可实现良好的析出强化效果；而且，由于析出粒子对铁素体晶粒长大的“钉扎”作用，可抑制铁素体晶粒长大，实现铁素体的晶粒细化。
本发明的的屈服强度500MPa级冷轧钢板及其制备方法，利用热轧的快速冷却、低温卷取，结合连续退火过程中的短时均热，有四点益处：
其一，不需要添加高的Si、Mn元素含量，降低带钢表面质量控制难度；
其二，提高连续退火之前铁素体中的形变储能，在随后的连续退火过程中加快铁素体再结晶动力学，有助于在短时均热条件下实现完全再结晶，提高生产效率；
其三，短时均热条件下，有利于微合金元素析出粒子的细化及细小弥散析出，有助于保证析出强化效果，提高屈强比；
其四，本发明制备工艺简单，成本较低，可以满足工业化需求。
附图说明
图1本发明实施例4制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板的金相组织图。
具体实施方式
本发明实施例中采用的熔炼炉为150kg真空感应熔炼炉。
本发明实施例中采用的热轧机为Φ450mm可逆式热轧机。
本发明实施例中采用的冷轧机为直拉式四辊可逆冷轧机。
本发明实施例中采用的退火及冷却设备为连续退火试验机。
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.07％，Si：0.03％，Mn：0.9％，Nb：0.02％，Ti：0.04％，其余为Fe及不可避免杂质元素；其厚度为1.5mm。
上述的屈服强度500MPa级冷轧钢板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，熔炼及锻造：
按照屈服强度500MPa级冷轧钢板的化学成分分选配原料后，熔炼成铸锭；其中，屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为C：0.07％，Si：0.03％，Mn：0.9％，Nb：0.02％，Ti：0.04％，其余为Fe及不可避免杂质元素；将铸锭锻造成40mm厚的板坯；
步骤2，热轧：
(1)将锻造后板坯在1240℃保温2.5h；
(2)将保温后的板坯，进行热轧，开轧温度为1160℃，终轧温度为890℃，累计压下率为90％，制得热轧板；
(3)将热轧板，以50℃/s的冷却速率，冷却至500℃时，进行卷取；
步骤3，冷轧：
(1)将卷取后的热轧板，酸洗；
(2)将酸洗后的热轧板，进行冷轧，冷轧压下率为62.5％，制得冷轧板；
步骤4，连续退火处理：
(1)将冷轧板，以5℃/s加热速率升温至650℃；
(2)然后，再以3℃/s加热速率升温至760℃；
(3)在760℃，保温70s，制得均热钢板；
(4)将均热钢板，以2℃/s的冷却速率缓冷至670℃；
(5)然后，再以40℃/s的冷却速率冷却至420℃，过时效500s至380℃；
(6)最后，以10℃/s冷却速率冷却至室温，制得屈服强度500MPa级冷轧钢板。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其屈服强度ReL＝530MPa，抗拉强度Rm＝580MPa，延伸率A80mm＝22.3％，屈强比≥0.90。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其微观组织包括铁素体、珠光体和渗碳体，其中，铁素体、珠光体和渗碳体三者体积百分比之和≥98％，铁素体的晶粒平均尺寸为4.2μm。
实施例2
一种屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.06％，Si：0.1％，Mn：0.95％，Nb：0.03％，Ti：0.03％，其余为Fe及不可避免杂质元素；其厚度为1.2mm。
上述的屈服强度500MPa级冷轧钢板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，熔炼及锻造：
按照屈服强度500MPa级冷轧钢板的化学成分分选配原料后，熔炼成铸锭；其中，屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.06％，Si：0.1％，Mn：0.95％，Nb：0.03％，Ti：0.03％，其余为Fe及不可避免杂质元素；将铸锭锻造成50mm厚的板坯；
步骤2，热轧：
(1)将锻造后板坯在1250℃保温3h；
(2)将保温后的板坯，进行热轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为880℃，累计压下率为94％，制得热轧板；
(3)将热轧板，以80℃/s的冷却速率，冷却至530℃时，进行卷取；
步骤3，冷轧：
(1)将卷取后的热轧板，酸洗；
(2)将酸洗后的热轧板，进行冷轧，冷轧压下率为60％，制得冷轧板；
步骤4，连续退火处理：
(1)将冷轧板，以8℃/s加热速率升温至655℃；
(2)然后，再以2℃/s加热速率升温至800℃；
(3)在800℃，保温50s，制得均热钢板；
(4)将均热钢板，以3℃/s的冷却速率缓冷至700℃；
(5)然后，再以30℃/s的冷却速率冷却至400℃，过时效350s至360℃；
(6)最后，以5℃/s冷却速率冷却至室温，制得屈服强度500MPa级冷轧钢板。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其屈服强度ReL＝536MPa，抗拉强度Rm＝587MPa，延伸率A80mm＝22.1％，屈强比≥0.90。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其微观组织包括铁素体、珠光体和渗碳体，其中，铁素体、珠光体和渗碳体三者体积百分比之和≥98％，铁素体的晶粒平均尺寸为4.0μm。
实施例3
一种屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.09％，Si：0.03％，Mn：0.8％，Nb：0.04％，Ti：0.02％，其余为Fe及不可避免杂质元素；其厚度为0.5mm。
上述的屈服强度500MPa级冷轧钢板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，熔炼及锻造：
按照屈服强度500MPa级冷轧钢板的化学成分分选配原料后，熔炼成铸锭；其中，屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：：C：0.09％，Si：0.03％，Mn：0.8％，Nb：0.04％，Ti：0.02％，其余为Fe及不可避免杂质元素；将铸锭锻造成35mm厚的板坯；
步骤2，热轧：
(1)将锻造后板坯在1200℃保温3h；
(2)将保温后的板坯，进行热轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为880℃，累计压下率为91.4％，制得热轧板；
(3)将热轧板，以100℃/s的冷却速率，冷却至580℃时，进行卷取；
步骤3，冷轧：
(1)将卷取后的热轧板，酸洗；
(2)将酸洗后的热轧板，进行冷轧，冷轧压下率为83.3％，制得冷轧板；
步骤4，连续退火处理：
(1)将冷轧板，以2℃/s加热速率升温至635℃；
(2)然后，再以2℃/s加热速率升温至750℃；
(3)在750℃，保温100s，制得均热钢板；
(4)将均热钢板，以1℃/s的冷却速率缓冷至680℃；
(5)然后，再以50℃/s的冷却速率冷却至380℃，过时效300s至350℃；
(6)最后，以6℃/s冷却速率冷却至室温，制得屈服强度500MPa级冷轧钢板。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其屈服强度ReL＝532MPa，抗拉强度Rm＝584MPa，延伸率A80mm＝22.5％，屈强比≥0.90。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其微观组织包括铁素体、珠光体和渗碳体，其中，铁素体、珠光体和渗碳体三者体积百分比之和≥98％，铁素体的晶粒平均尺寸为4.1μm。
实施例4
一种屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.07％，Si：0.2％，Mn：0.9％，Nb：0.02％，Ti：0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；其厚度为2.5mm。
上述的屈服强度500MPa级冷轧钢板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，熔炼：
按照屈服强度500MPa级冷轧钢板的化学成分分选配原料后，熔炼成铸锭；其中，屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：：C：0.07％，Si：0.2％，Mn：0.9％，Nb：0.02％，Ti：0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；将铸锭锻造成45mm厚的板坯；
步骤2，热轧：
(1)将锻造后板坯在1260℃保温2.5h；
(2)将保温后的板坯，进行热轧，开轧温度为1180℃，终轧温度为920℃，累计压下率为88.9％，制得热轧板；
(3)将热轧板，以40℃/s的冷却速率，冷却至400℃时，进行卷取；
步骤3，冷轧：
(1)将卷取后的热轧板，酸洗；
(2)将酸洗后的热轧板，进行冷轧，冷轧压下率为50％，制得冷轧板；
步骤4，连续退火处理：
(1)将冷轧板，以5℃/s加热速率升温至650℃；
(2)然后，再以4℃/s加热速率升温至780℃；
(3)在780℃，保温90s，制得均热钢板；
(4)将均热钢板，以3℃/s的冷却速率缓冷至650℃；
(5)然后，再以30℃/s的冷却速率冷却至420℃，过时效450s至380℃；
(6)最后，以10℃/s冷却速率冷却至室温，制得屈服强度500MPa级冷轧钢板。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其屈服强度ReL＝550MPa，抗拉强度Rm＝602MPa，延伸率A80mm＝21.7％，屈强比≥0.90。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其金相组织如图1所示，可见，其微观组织包括铁素体、珠光体和渗碳体，其中，铁素体、珠光体和渗碳体三者体积百分比之和≥98％，铁素体的晶粒平均尺寸为3.8μm。
实施例5
一种屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.08％，Si：0..08％，Mn：0.95％，Nb：0.02％，Ti：0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；其厚度为1.1mm。
上述的屈服强度500MPa级冷轧钢板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，熔炼：
按照屈服强度500MPa级冷轧钢板的化学成分分选配原料后，熔炼成铸锭；其中，屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.08％，Si：0..08％，Mn：0.95％，Nb：0.02％，Ti：0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；将铸锭锻造成40mm厚的板坯；
步骤2，热轧：
(1)将锻造后板坯在1260℃保温2h；
(2)将保温后的板坯，进行热轧，开轧温度为1180℃，终轧温度为910℃，累计压下率为90.8％，制得热轧板；
(3)将热轧板，以70℃/s的冷却速率，冷却至450℃时，进行卷取；
步骤3，冷轧：
(1)将卷曲后的热轧板，酸洗；
(2)将酸洗后的热轧板，进行冷轧，冷轧压下率为70.3％，制得冷轧板；
步骤4，连续退火处理：
(1)将冷轧板，以10℃/s加热速率升温至650℃；
(2)然后，再以5℃/s加热速率升温至790℃；
(3)在790℃，保温60s，制得均热钢板；
(4)将均热钢板，以3℃/s的冷却速率缓冷至680℃；
(5)然后，再以30℃/s的冷却速率冷却至390℃，过时效350s至350℃；
(6)最后，以8℃/s冷却速率冷却至室温，制得屈服强度500MPa级冷轧钢板。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其屈服强度ReL＝545MPa，抗拉强度Rm＝596MPa，延伸率A80mm＝21.9％，屈强比≥0.90。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其微观组织包括铁素体、珠光体和渗碳体，其中，铁素体、珠光体和渗碳体三者体积百分比之和≥98％，铁素体的晶粒平均尺寸为4.5μm。
实施例6
一种屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.07％，Si：0.12％，Mn：0.9％，Nb：0.04％，Ti：0.03％，其余为Fe及不可避免杂质元素；其厚度为2.2mm。
上述的屈服强度500MPa级冷轧钢板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，熔炼：
按照屈服强度500MPa级冷轧钢板的化学成分分选配原料后，熔炼成铸锭；其中，屈服强度500MPa级冷轧钢板，组成成分及其质量百分比为：C：0.07％，Si：0.12％，Mn：0.9％，Nb：0.04％，Ti：0.03％，其余为Fe及不可避免杂质元素；将铸锭锻造成35mm厚的板坯；
步骤2，热轧：
(1)将锻造后板坯在1240℃保温3h；
(2)将保温后的板坯，进行热轧，开轧温度为1170℃，终轧温度为900℃，累计压下率为85.7％，制得热轧板；
(3)将热轧板，以80℃/s的冷却速率，冷却至500℃时，进行卷取；
步骤3，冷轧：
(1)将卷取后的热轧板，酸洗；
(2)将酸洗后的热轧板，进行冷轧，冷轧压下率为56％，制得冷轧板；
步骤4，连续退火处理：
(1)将冷轧板，以10℃/s加热速率升温至650℃；
(2)然后，再以4℃/s加热速率升温至780℃；
(3)在780℃，保温70s，制得均热钢板；
(4)将均热钢板，以3℃/s的冷却速率缓冷至700℃；
(5)然后，再以50℃/s的冷却速率冷却至390℃，过时效420s至350℃；
(6)最后，以10℃/s冷却速率冷却至室温，制得屈服强度500MPa级冷轧钢板。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其屈服强度ReL＝560MPa，抗拉强度Rm＝615MPa，延伸率A80mm＝21.3％，屈强比≥0.90。
本实施例制备的屈服强度500MPa级冷轧钢板，其微观组织包括铁素体、珠光体和渗碳体，其中，铁素体、珠光体和渗碳体三者体积百分比之和≥98％，铁素体的晶粒平均尺寸为4.0μm。