本发明属于热轧钢板技术领域。具体涉及一种短流程热轧q&p钢板及其制备方法。
背景技术：
随着社会经济的快速发展，汽车的产量和保有量急剧增加。汽车行业日益壮大的同时也带来了资源、安全和环保等问题。汽车轻量化对于节能减排和实现可持续发展有重要意义。同时，汽车车身的轻量化还能提高汽车操控稳定性和碰撞安全性。近年来，为了发展汽车用高强度钢板和促进汽车轻量化，在世界范围内开展了大量关于汽车轻量化技术的研究，目标是降低钢板的厚度而使汽车质量降低20～40％。但采用现有工艺生产出来的汽车用钢板，降低钢板厚度带来两大缺点：一是传统塑性好的钢材的强度不足，随着钢板厚度的降低，汽车的抗变形能力变差，其安全性能也变差；二是传统强度高的钢材塑性太差，使汽车板的生产成形带来很大的困难。
采用q&p工艺生产出来的钢板是一种新型的高强度高韧性多相钢，属于第三代高强钢。在形变过程中，多相钢中稳定存在的残余奥氏体向马氏体转变引起相变强化和塑性增长，有利于均匀变形，实现了强塑性的良好结合，较好地解决了强度和塑性的矛盾，具有很好的发展应用前景。
以往工业生产的q&p钢板均为冷轧后重新加热至奥氏体区保温，再进行两次配分处理，而热轧汽车用钢正逐步取代部分冷轧板以制作汽车结构件，如车身结构件、车架、刹车盘和车轮等。采用热轧板制作结构件，不但可以避免冷轧后的钢材加工硬化，降低零件冲压过程中对模具的磨损和回弹量，而且可缩减钢板生产过程中的冷轧、退火、重卷等工序，使生产周期和成本大为降低。
目前，汽车用高强q&p钢板多需添加cr、mo和ni等贵重金属元素以控制过冷奥氏体转变，显著增加了生产成本。“一种汽车用超高强薄钢板的淬火退火制备方法”(cn102943169a)专利技术，成分中si含量较高，为1.5～2.5％，过高的si含量恶化了钢板的涂镀性能、焊接性能和表面质量，且强塑积不高；“一种q&p980钢的热处理工艺”(cn103555894a)，其强塑积比较低，且需要进行冷轧和两次配分处理，工艺流程较复杂；“一种高强钢通过热轧及在线热处理的制备方法”(cn104032109a)，该专利得到的强塑积较高，但其c、si和mn含量均较高，且热轧淬火后需重新升温至两相区保温10min，生产成本高和生产效率较低。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺流程短、生产效率高和生产成本低的短流程热轧q&p钢板的制备方法，用该方法制备的短流程热轧q&p钢板力学性能好和强塑积高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
所述短流程热轧q&p钢板的化学组分是：c为0.15～0.23wt％，si为0.50～1.0wt％，mn为1.0～2.0wt％，al为0.03～0.06wt％，nb为0.03～0.06wt％，p≤0.020wt％，s≤0.005wt％，n≤0.006wt％，余量为fe及不可避免的杂质。
所述短流程热轧q&p钢板的制备方法是：
1)冶炼和铸造
按所述短流程热轧q&p钢板的化学组分冶炼，精炼，铸造或连铸，即得铸坯。
2)加热
将所述铸坯置入加热炉，入炉温度为750～950℃，加热至1180～1230℃，保温50～90min。使所述铸坯的成分与组织均匀、铌能完全固溶和尽可能减少氧化。
3)控制轧制
前三个道次进行大压下，压下率为40～60％，开轧温度为1140～1160℃，终轧温度为820～900℃，得到热轧板。高温大压下以细化所述铸坯组织和组织的均匀化；大压下产生的大量形变亚结构以利后续控冷和进一步得到细晶组织。
4)淬火和配分
以≥60℃/s的冷却速度将所述热轧板冷却至330～420℃，配分处理，配分处理的时间为10～60s。使碳向奥氏体扩散以利未转变为马氏体的奥氏体稳定化，该部分奥氏体保留至室温不发生分解；铌的碳化物应变诱导析出能阻碍形变奥氏体的回复与再结晶，细化了奥氏体晶粒，并对最终的转变产物马氏体起到细化作用。
5)水淬
水淬至室温，制得短流程热轧q&p钢板。所述短流程热轧q&p钢板的微观组织为马氏体、残余奥氏体、碳化物和极少量贝氏体的复相组织。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有的积极效果是：
1)本发明的合金成分简单，为低碳钢，控轧控冷工艺简易可行，可通过现有工业生产线上的设备进行生产，热轧淬火后采用一次配分处理大大缩短了流程且无需重新加热保温，提高了生产效率和节约了生产成本。
2)本发明最大的特点是突破了现有的q&p钢板通过冷轧后重新加热至奥氏体区保温，并采取了两次配分处理的技术方案：本发明通过高温大压下细化了铸坯组织和组织的均匀化；大压下产生的大量形变亚结构有利于后续控冷和进一步得到细晶组织。淬火配分处理过程中，一部分奥氏体转变为高强度的马氏体；同时，碳向未转变为马氏体的奥氏体扩散使该部分的奥氏体稳定化，未转变为马氏体的奥氏体保留至室温不发生分解。铌的碳化物应变诱导析出能阻碍形变奥氏体的回复与再结晶，细化了奥氏体晶粒，并对最终的转变产物马氏体起到细化作用，提高了热轧q&p钢板的塑韧性。
3)本发明制备的短流程热轧q&p钢板具有马氏体、残余奥氏体、碳化物和极少量贝氏体的复相组织；组织特征以长条马氏体与细薄残余奥氏体为主，也有少量颗粒状马氏体/残余奥氏体岛状组织和极少量的板条贝氏体组织。
4)本发明制备的短流程热轧q&p钢板所得到的多相钢组织结构有着优异的力学性能，经检测：抗拉强度为1000mpa以上，延伸率为23.5％以上，强塑积为25700～26600mpa·％。其强塑积远高于现有的q&p钢板，有利于后续的冲压和成形加工，适用于制备汽车结构件，应用前景非常广泛。
因此，本发明具有工艺流程短、生产效率高和生产成本低的特点，所制备的短流程热轧q&p钢板力学性能好和强塑积高。
附图说明
图1为本发明的工艺示意图；
图2为本发明制备的一种短流程热轧q&p钢板的sem组织图；
图3为本发明制备的另一种短流程热轧q&p钢板的sem组织图；
图4为本发明制备的又一种短流程热轧q&p钢板的sem组织图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。这些实例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并非对本发明保护范围的限制。
一种短流程热轧q&p钢板及其制备方法。所述短流程热轧q&p钢板的化学组分是：c为0.15～0.23wt％，si为0.50～1.0wt％，mn为1.0～2.0wt％，al为0.03～0.06wt％，nb为0.03～0.06wt％，p≤0.020wt％，s≤0.005wt％，n≤0.006wt％，余量为fe及不可避免的杂质。
图1为本具体实施方式的工艺示意图，从图1可以看出所述短流程热轧q&p钢板的制备方法的步骤是：
1)加热
按所述短流程热轧q&p钢板的化学组分冶炼，精炼，铸造或连铸，即得铸坯；将所述铸坯置入加热炉，入炉温度为750～950℃，加热至1180～1230℃，保温50～90min。使铸坯的成分与组织均匀、铌完全固溶和尽可能减少氧化。
2)控制轧制
前三个道次进行大压下，压下率为40～60％，开轧温度为1140～1160℃，终轧温度为820～900℃，得到热轧板。高温大压下以细化铸坯组织和组织的均匀化；大压下产生的大量形变亚结构以利后续控冷和进一步得到细晶组织。
3)淬火和配分
以≥60℃/s的冷却速度(轧后冷速)将所述热轧板冷却至330～420℃，配分处理，配分处理的时间为10～60s。使碳向奥氏体扩散以利未转变为马氏体的奥氏体稳定化，该部分奥氏体保留至室温不发生分解；铌的碳化物应变诱导析出能阻碍形变奥氏体的回复与再结晶，细化了奥氏体晶粒，并对最终的转变产物马氏体起到细化作用。
4)水淬
水淬至室温，制得短流程热轧q&p钢板。所述短流程热轧q&p钢板的微观组织为马氏体、残余奥氏体、碳化物和极少量贝氏体的复相组织。
本具体实施方式采用3个实施例对所述短流程热轧q&p钢板的制备方法进行更为详细的描述：
根据所述短流程热轧双相钢的化学组分，本具体实施方式中3个实施例的化学组分如表1所示。
表1实施例1～实施例3的短流程热轧q&p钢板的化学组分(wt％)
本具体实施方式采用3个实施例对具体工艺参数进行描述，具体如表2所示。
表2实施例1～实施例3的短流程热轧q&p钢板的制备方法的具体工艺参数
本具体实施方式中的3个实施例所制制品的力学性能按照gb/t228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行检测，标距为50mm。检测结果如表3所示。
表3实施例1～实施例3所制制品的力学性能检测结果
图2为实施例1制备的一种短流程热轧q&p钢板的sem组织图；图3为实施例2制备的一种短流程热轧q&p钢板sem组织图；图4为实施例3制备的一种短流程热轧q&p钢板sem组织图。从图2～图4可以看出，本具体实施方式所制备的短流程热轧q&p钢板的微观组织为马氏体、残余奥氏体、碳化物和极少量贝氏体的复相组织。
从图2可以看出：残余奥氏体的体积含量为14.68％，马氏体的体积含量约为84％，其余为贝氏体；从图3可以看出：残余奥氏体的体积含量为10.76％，马氏体的体积含量约为88％，其余为贝氏体；从图4可以看出：残余奥氏体的体积含量为12.15％，马氏体的体积含量约为86％，其余为贝氏体。
本具体实施方式与现有技术相比具有的积极效果是：
1)本具体实施方式的合金成分简单，为低碳钢，控轧控冷工艺简易可行，可通过现有工业生产线上的设备进行生产，热轧淬火后采用一次配分处理大大缩短了流程且无需重新加热保温，提高了生产效率和节约了生产成本。
2)本具体实施方式最大的特点是突破了现有的q&p钢板通过冷轧后重新加热至奥氏体区保温，并采取了两次配分处理的技术方案：本具体实施方式通过高温大压下细化了铸坯组织和组织的均匀化；大压下产生的大量形变亚结构有利于后续控冷和进一步得到细晶组织。淬火配分处理过程中，一部分奥氏体转变为高强度的马氏体；同时，碳向未转变为马氏体的奥氏体扩散使该部分的奥氏体稳定化，未转变为马氏体的奥氏体保留至室温不发生分解。铌的碳化物应变诱导析出能阻碍形变奥氏体的回复与再结晶，细化了奥氏体晶粒，并对最终的转变产物马氏体起到细化作用，提高了热轧q&p钢板的塑韧性。
3)本具体实施方式制备的短流程热轧q&p钢板具有马氏体、残余奥氏体、碳化物和极少量贝氏体的复相组织；组织特征以长条马氏体与细薄残余奥氏体为主，也有少量颗粒状马氏体/残余奥氏体岛状组织和极少量的板条贝氏体组织。
4)本具体实施方式制备的短流程热轧q&p钢板所得到的多相钢组织结构有着优异的力学性能，经检测：抗拉强度为1000mpa以上，延伸率为23.5％以上，强塑积为25700～26600mpa·％。其强塑积远高于现有的q&p钢板，有利于后续的冲压和成形加工，适用于制备汽车结构件，应用前景非常广泛。
因此，本具体实施方式具有工艺流程短、生产效率高和生产成本低的特点，所制备的短流程热轧q&p钢板力学性能好和强塑积高。