專利名稱：一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼的制備方法
技術領域：
本發明涉及到冷軋超深沖用高強鋼板技術領域，提供一種高強度、超深沖冷軋鐵素體加馬氏體雙相鋼及其制備工藝。
背景技術：
在新一代汽車用鋼材料的設計與研發中，要求在保證汽車安全性能的前提下，充分減輕汽車自重，減小能源損耗，保護環境。冷軋雙相鋼能夠很好的滿足這一要求，主要因為其具有一系列優點，包括高抗拉強度，低屈服強度、高的初始加工硬化率、無屈服平臺和強度與塑性良好配合等。雙相鋼在乘用汽車上使用比例高，約占白車身的74%，主要應用在支架、保險杠、立柱和輪廓上，而在汽車面板或外板上使用較少，尤其是對深沖性能要求較高的外板，這主要是由于冷軋雙相鋼深沖性能較差，r值普遍偏低，一般在1.0以下。要想擴大冷軋雙相鋼的使用范圍，提高其深沖性能、改善r值是非常有必要的，對于充分發揮冷軋雙相鋼的優異性能，提高優勢資源的利用率是非常有意義的。熱軋鋼板經過冷軋后，各晶粒的形變儲存能差異是后續靜態再結晶的驅動力，而這種儲存能大小與晶粒取向有關，不同取向的晶粒的儲存能大小順序為 {110}>{111}>{112}>{100}，盡管{110}晶面族儲存能最大，但是它數量極少，因此，最終的再結晶織構是形成最快數量最多的{111}組份。對于冷軋雙相鋼，由于存在一定量的間隙原子C、N，在加熱過程中將會固溶到鐵素體中，從而阻礙了再結晶織構的發展，其中 <111>//ND方向織構也沒嚴重削弱，因此雙相鋼的r值偏低。雙相鋼成分設計中添加一定量的碳，目的在于確保兩相區(α + Y )退火過程中形成一定量的馬氏體，所以這部分C不能像無間隙原子鋼(IF)那樣被固定住。然而，再結晶織構的形成主要發生在鐵素體完全再結晶之前，可以通過添加強碳化物形成元素，使其在鐵素體再結晶過程中以第二相析出的形式固定住碳，而在較高溫度退火過程中，能夠回溶分解出一部分碳，擴散到奧氏體中，這樣就能保證既能發展有利織構，又能形成一定量的馬氏體。要想實現這一過程，必須保證該強碳化物元素具有低溫析出，高溫溶解特性。除此之外， 熱軋卷曲過程中，還必須保證該類碳化物充分析出，以確保后續的連續退火加熱過程中，有足夠量的第二相析出。事實上，鐵素體發生靜態再結晶過程中，第二相粒子除了能固定碳以外，還發揮其它作用為再結晶晶粒形核提供更多的形核點；分布在晶界上的第二相粒子抑制再結晶晶粒長大。這些作用都有利于{111}//RD晶面族在選擇生長中占據優勢，從而改善雙相鋼的深沖性能。相關資料表明，Nb、V、Ti、Cr和Mo都是強或中強碳化物形成元素，其中Mo元素的碳化物具有低溫析出和高溫固溶特性。根據經驗公式計算，在0. 02%C鋼中添加0. 8%Mo，平衡態時Mo的固溶溫度約為700°C，該溫度以上退火就能滿足雙相鋼的組織結構要求。另外， 添加一定量的Al元素，是為了其能在熱軋卷曲過程中析出，從而發揮AlN在后續鐵素體再結晶過程中的有利作用。

發明內容
本發明的目的在于通過添加Mo和Al微合金元素，結合熱軋高溫終軋和高溫卷曲工藝，提供一種高強度、超深沖鐵素體加馬氏體冷軋雙相鋼，可以用于汽車面板或內板生 產。為達到上述目的，本發明的技術方案是
一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼，其化學質量百分數如下
C 0. 01 0. 05%, Mn :1. 0 2. 0%, P :0. 01 0. 06%, S 彡 0. 015%, Al :0. 3
0. 8%, N:彡0. 003%, Cr :0. 1 0. 5 Mo 0. 2 0. 8%，剩余為!^e和不可避免的雜質。制備方法為首先根據所設計的化學成分進行冶煉，鍛造，熱軋終軋溫度為850 950°C，優選終軋溫度為900 930°C ；卷取溫度為680 750°C，優選卷曲溫度為700 730°C ；熱軋板經酸洗后冷軋成薄板，壓下率為70% 80% ；冷軋鋼板采取連續退火工藝，加熱速度為1 10°C / s，優選加熱速度為7 IOV /s ；保溫溫度為800 850°C，優選保溫溫度為830 850°C，保溫時間為80 IOOs ；保溫后以30 60°C /s的冷速快冷到室溫，優選冷速為35 50°C /
So對上述成分進一步優化為
C 0. 01 0. 03%, Mn :1. 3 1. 8%, P :0. 01 0. 04%, S 彡 0. 015%, Al :0. 3 0. 5%, N: ( 0. 003%, Cr:0. 1 0. 3%, Mo:0. 2 0. 5%，剩余為 Fe 和不可避免的雜質。高塑性應變比的超深沖雙相鋼各合金元素的作用機理如下
C :c是雙相鋼中最有效的強化元素，同時也是確保生成一定量的馬氏體的必要元素， 高強雙相鋼中C含量必須要超過0.01% (質量分數)。隨著C含量的增加，鐵素體中固溶的間隙原子數目也會增多，勢必會影響再結晶過程中有利織構的發展，從而惡化深沖性能。另外，C含量的添加要考慮到，和Mo元素形成的第二相的固溶溫度，只有確保MoC在兩相區充分固溶，才能保證最終形成一定比例的鐵素體加馬氏體組織。因此C的最大添加量不能超過0.05% (質量分數)。Mn :Mn是提高過冷奧氏體淬透性的元素，它能夠擴大兩相區，提高馬氏體開始轉變點溫度，抑制珠光體和貝氏體相變。因此對于較低碳含量的冷軋雙相鋼，要像保證一定的強度，添加一定量的Mn元素是非常有必要的。如果Mn含量過高，可能會造成馬氏體體積分數最多，這不利于雙相鋼發生塑性變形，同樣對深沖性能也有不利影響，因此Mn含量控制在 1. 0% 2. 0%。P:P是固溶強化元素，其強化效果僅此于C，但是P添加過多，容易產生P在晶界的偏聚，從而導致二次加工脆性。因此P含量控制在0. 01 0. 06%。Al: Al元素能夠在熱軋卷曲過程中形成一定量AlN第二相粒子，從而在后續退火的加熱過程中，促進有利織構{111}//RD充分發展；在保溫階段，可以起到細化奧氏體晶粒的作用，提高強度。Cr: Cr是為了提高奧氏體的淬透性，抑制珠光體或貝氏體形成，提高雙相鋼的強度，改善塑性。盡管Cr也能形成碳化物，但是在低溫時其析出量很少，因此它主要起強化作用。Mo =Mo是提高奧氏體淬透性的元素，雙相鋼添加Mo能抑制珠光體的形成，同時促進馬氏體的形成。Mo是中強碳化物形成元素，具有低溫析出，高溫溶解的特性，而且固溶溫度一般在700°C 900°C之間。只要在熱軋板中形成了一定量的Mo的析出，就能使其在后續加熱過程中發揮第二相粒子的作用，充分發展<111>//ND方向的再結晶織構，而在兩相區， 順利固溶，讓C擴散到奧氏體中，確保在后續快冷過程中形成一定量的馬氏體。但是Mo的含量不能添加過多，一方面考慮到成本較高，另一方面，馬氏體體積分數過高，這種硬質相對雙相鋼的深沖性能不利，因此控制在0. 2 0. 8%。本發明的有益效果
本發明通過對傳統雙相鋼進行成分設計和工藝優化，充分利用了微合金元素Mo的低溫析出，高溫溶解的特性，并采取了熱軋高溫終軋和高溫卷取工藝，最終使雙相鋼獲得了抗拉強度在400 500MPa，延伸率在28% 34%，r值不低于1. 4的優異綜合力學性能。與高強IF鋼相比，增加了碳含量，減輕了冶煉難度，降低了生產成本，同時，抗拉強度上又有較大幅度提升；與傳統雙相鋼相比，在保證一定強度和延伸的條件下，r值增加到了 1. 4以上， 使其深沖性能大大提高。本發明工藝簡單，設備要求不高，實用性很強，即可適用于制造車身的結構件、承重件和安全件等，又能用于汽車面板或外板的生產。


圖1為本發明的高塑性應變比的超深沖雙相鋼的生產工藝示意圖； 圖2為高塑性應變比的超深沖雙相鋼的金相組織圖。
具體實施例方式結合附圖和具體實施實例對本發明做進一步詳細說明。本發明所實施的1 2號的成分百分比如下表1所示。表1本發明具體實施例鋼的化學成分(wt%)
權利要求
1.一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼的制備方法，其特征在于，雙相鋼化學質量百分數如下:C :0. 01 0. 05%, Mn :1. 0 2. 0%, P :0. 01 0. 06%, S 彡 0. 015%, Al :0. 3 0. 8%, N: ( 0. 003%,，Cr 0. 1 0. 5%，Mo :0. 2 0. 8%，剩余為Fe和不可避免的雜質；制備方法為首先根據所設計的化學成分進行冶煉，鍛造，熱軋終軋溫度為850 950°C，卷取溫度為 680 750°C ；熱軋板經酸洗后冷軋成薄板，壓下率為70% 80% ；冷軋鋼板采取連續退火工藝，加熱速度為1 10°c /S，保溫溫度為800 850°C，保溫時間按80 100s，保溫后以 30 60°C /s的冷速快冷到室溫。
2.如權利要求1所述的一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼的制備方法，其特征在于雙相鋼化學質量百分數如下c :0. 01 0. 03%, Mn :1. 3 1. 8%, P :0. 01 0. 04%, S < 0. 015%，Al :0. 3 0. 596，N: ^ 0. 003%, Cr:0. 1 0. 3 Mo0. 2 0. 5%，剩余為 Fe 和不可避免的雜質。
3.如權利要求1或2所述的一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼的制備方法，其特征在于熱軋終軋溫度為900 930°C。
4.如權利要求1或2所述的一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼的制備方法，其特征在于卷取溫度為700 730°C。
5.如權利要求1或2所述的一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼的制備方法，其特征在于加熱速度為7 10°C /s。
6.如權利要求1或2所述的一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼的制備方法，其特征在于保溫溫度為830 850°C。
7.如權利要求1或2所述的一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼的制備方法，其特征在于保溫后冷卻速度為35 50°C /s。
全文摘要
一種高塑性應變比的超深沖雙相鋼的制備方法，屬于金屬材料領域，特別適用于生產乘用轎車內板或外板。通過在鋼中添加Mo和Al元素，熱軋采用高溫終軋和高溫卷曲工藝，經連續退火后既能保證鐵素體加馬氏體雙相組織，又能阻止//ND取向織構的惡化，在不采取任何織構預處理的工藝條件下，充分改善雙相鋼的深沖性能，提高其塑性應變比(r值)。雙相鋼成分為C0.01～0.05%，Mn1.0～2.0%，P0.01～0.06%，S≤0.015%，Al0.2～0.8%，N≤0.003%，Cr0.1～0.5%，Mo0.3～0.8%，余量為Fe。該雙相鋼抗拉強度為400～500MPa，延伸率為28%～34%，r值不低于1.4。本發明工藝簡單，設備要求不高，實用性很強，即可適用于制造車身的結構件、承重件和安全件等，又能用于汽車面板或外板的生產。
文檔編號C22C38/22GK102286696SQ20111025821
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月2日 優先權日2011年9月2日
發明者葉清云, 唐荻, 汪志剛, 米振莉, 趙征志, 趙愛民, 陳美芳 申請人:北京科技大學