專利名稱：一種高應變強化性能冷軋雙相鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高性能高強轎車用鋼及其生產(chǎn)方法，具體屬于一種高應變強化性能冷軋雙相鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著車身輕量化的不斷發(fā)展與乘客安全性要求的不斷提高，轎車生產(chǎn)企業(yè)越來越多的采用強度級別600MPa級以上的先進高強鋼。目前國外高檔轎車高強鋼的用量已經(jīng)達到了 70%以上。雙相鋼鑒于其具有良好的強度和良好的成形性，成為鋼鐵企業(yè)高強鋼開發(fā)的熱點。目前國外鋼鐵企業(yè)以及國內(nèi)企業(yè)均已開展了不同級別的雙相鋼的開發(fā)。目前在此種鋼種的開發(fā)方面，通常要求添加大量的合金元素如Si、Mn、Cr等，并同時結(jié)合匹配的生產(chǎn)工藝，及通過固溶強化以及組織強化等方式來確保鋼板的典型組織與性能。
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由于雙相鋼是通過在臨界兩相區(qū)加熱后經(jīng)過快速冷卻以獲得鐵素體加適量馬氏體組成的高強鋼，其強化效果主要以相變強化為主。不同合金成分體系及不同生產(chǎn)工藝下，可以獲得不同的雙相組織形態(tài)及馬氏體百分量。然而，不同的馬氏體形態(tài)以及馬氏體含量，造成了雙相鋼在力學性能方面雖然滿足了強度的要求，但是，在屈強比、加工硬化性和烘烤硬化性等方面存在明顯差異。由于高的烘烤硬化性和應變強化性，能夠進一步提升鋼板沖壓成形后零件的屈服強度，大大提升零件的使用強度和服役性能。因此，在保證鋼板強度指標滿足要求的同時，提高應變強化性也是高強汽車用鋼的一項重要指標。而目前，針對雙相鋼的研究多集中在成分設(shè)計與強度性能滿足標準要求方面，而針對雙相鋼的應變強化性對鋼板沖壓成形后零件的屈服強度影響則未予以關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是在保證鋼板具有高抗拉強度、低屈強比的基礎(chǔ)上，通過成分及工藝的匹配性設(shè)計，通過控制及優(yōu)化鋼板微觀組織特征，大幅提高鋼板的應變強化性能，進而使鋼板沖壓成形后零件的屈服強度得到大幅提升，從而提高轎車零件的使用強度和服役性能。實現(xiàn)上述目的的措施
一種高應變強化性能冷軋雙相鋼，其組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%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)高應變強化性能冷軋雙相鋼的方法，其步驟
1)常規(guī)冶煉、鑄坯并對鑄坯加熱；
2)進行熱軋，控制終軋溫度在800 920°C；
3)進行卷曲，控制卷取溫度在550 700°C；
4)進行冷軋，控制累計壓下率在60% 70%；
5)進行連續(xù)退火，控制退火溫度在760 920°C，退火時間180 200秒；6)進行冷卻，在冷卻速度為5 8°C/秒下緩冷卻至620 650°C，然后在冷卻速度為20 30°C /秒下快速冷卻至過時效溫度260 300°C ；
7)進行過時效處理，處理溫度為260 300°C，處理時間不低于60秒；
8)采用水冷冷卻至室溫。優(yōu)選的終軋溫度在840 880°C。優(yōu)選的卷取溫度在600 650°C。優(yōu)選的退火溫度在810 850°C。優(yōu)選的快速冷卻速度為20 25°C /秒。優(yōu)選的過時效溫度在26(T280°C。本發(fā)明中各元素的作用及機理
C :是最有效的強化元素，是形成馬氏體的主要元素，鋼中碳含量決定了雙相鋼的硬度和馬氏體的形貌；但是，保證鋼具有高的延伸率和良好的焊接性，要求較低的碳含量。Mn:屬于典型奧氏體穩(wěn)定化元素，顯著提高鋼的淬透性，并起到固溶強化和細化鐵素體晶粒的作用，可顯著推遲珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變。但Mn作為擴大Y相區(qū)的元素，當高的Mn含量在推遲珠光體轉(zhuǎn)變的同時，也會推遲鐵素體的析出；而Mn含量太低又容易
引起珠光體轉(zhuǎn)變。Al :屬于封閉奧氏體相區(qū)元素，能夠提高Ac1，同時降低Ac3，能夠擴大鐵素體與奧氏體的兩相區(qū)，加大熱處理工藝的靈活性，有助于保持雙相鋼性能的穩(wěn)定性與重現(xiàn)性，正是基于Al于元素的這種作用，本發(fā)明增加了鋼中的鋁的含量；更為重要的是，Al能夠有效的提高馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度Ms點，促進馬氏體組織的獲得；同時，Al是鐵素體固溶強化元素，以及AlN的析出可以起到一定的細化晶粒強化作用。Al具有跟Si—樣，可以促進鐵素體中碳的擴散，可以有效起到凈化鐵素體的作用。Mo:屬于中強碳化物形成元素，對提高臨界區(qū)加熱時所形成的奧氏體的淬透性具有良好的影響，同時Mo對珠光體轉(zhuǎn)變的抑制作用非常明顯，從而為了提高鋼的淬透性，同時抑制快速冷卻過程中珠光體等組織的形成。Si、P、S、N均為鋼中殘留元素。但是，為了減少鋼中P、S等化合物對鋼的綜合性能的不良影響，應盡量嚴格控制鋼中的P、S含量。在本發(fā)明的成分設(shè)計中，由于高Al的加入，從而擴大了( a + Y )兩相區(qū)，使得本發(fā)明鋼的退火工藝區(qū)間擴大，改善了鋼的熱處理工藝靈活性與適應性，降低了雙相鋼生產(chǎn)過程中鋼板性能對生產(chǎn)工藝的敏感性；
工藝上，創(chuàng)新地優(yōu)選采用低溫過時效處理，有效控制并保證了雙相鋼組織中的馬氏體的形態(tài)為島狀馬氏體及馬氏體中存在有孿晶、層錯等微觀亞結(jié)構(gòu)，同時有效保證了鐵素體中大量高密度位錯的存在；獨特的微觀組織特征在確保雙相鋼力學強度滿足高抗拉強度、低屈服強度的同時，獲得了更高的應變強化性能，從而使得鋼板通過沖壓成形后屈服強度得以大幅提升，進一步提高了零件成形后的強度，提升零件的服役性能。本發(fā)明能滿足國內(nèi)汽車輕量化和提高安全性的要求。


圖I為本發(fā)明的金相組織為鐵素體+島狀馬氏體(灰色相)圖、圖2為本發(fā)明鐵素體中的高密度位錯結(jié)構(gòu)圖 圖3為本發(fā)明馬氏體中的孿晶結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明予以詳細描述
表I為本發(fā)明各實施例的取值列表；
表2為本發(fā)明各實施例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實施例性能監(jiān)測情況列表。本發(fā)明各實施例按照以下步驟生產(chǎn)
其步驟
1)常規(guī)冶煉、鑄坯并對鑄坯加熱；·
2)進行熱軋，控制終軋溫度在800 920°C；
3)進行卷曲，控制卷取溫度在550 700°C；
4)進行冷軋，控制累計壓下率在60% 70%；
5)進行連續(xù)退火，控制退火溫度在760 920°C，退火時間180 200秒；
6)進行冷卻，在冷卻速度為5 8°C/秒下緩冷卻至620 650°C，然后在冷卻速度為20 30°C /秒下快速冷卻至過時效溫度260 300°C ；
7)進行過時效處理，處理溫度為260 300°C，處理時間大于60秒；
8)采用水冷冷卻至室溫。表I本發(fā)明各實施例組分的取值列表(wt%)
實例 |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 本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表從表3可以分析出，本發(fā)明生產(chǎn)工藝適應性好，力學性能優(yōu)良。對比實施可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明具有良好的應變強化性，其應變強化值均達到150Mpa以上，從而保證鋼板經(jīng)過應變強化后，鋼板的屈服強度將大大提高，從而大大提升了零件的使用性能。本發(fā)明鋼板工藝適應性強，工藝窗口寬，適合于傳統(tǒng)冷軋產(chǎn)線的工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好地推廣應用性，滿足汽車零件的高強化與輕量化，經(jīng)濟效益與社會效益顯著。
權(quán)利要求
1.一種高應變強化性能冷軋雙相鋼，其組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%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.生產(chǎn)權(quán)利要求I所述的高應變強化性能冷軋雙相鋼的方法，其步驟 1)常規(guī)冶煉、鑄坯并對鑄坯加熱； 2)進行熱軋，控制終軋溫度在800 920°C； 3)進行卷曲，控制卷取溫度在550 700°C； 4)進行冷軋，控制累計壓下率在60% 70%； 5)進行連續(xù)退火，控制退火溫度在760 920°C，退火時間180 200秒； 6)進行冷卻，在冷卻速度為5 8°C/秒下緩冷卻至620 650°C，然后在冷卻速度為20 30°C /秒下快速冷卻至過時效溫度260 300°C ； 7)進行過時效處理，處理時間為不低于60秒； 8)水冷至室溫，待用。
3.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)高應變強化性能冷軋雙相鋼的方法，其特征在于終軋溫度在840 880°C。
4.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)高應變強化性能冷軋雙相鋼的方法，其特征在于卷取溫度在600 650 0C o
5.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)高應變強化性能冷軋雙相鋼的方法，其特征在于退火溫度在810 850°C。
6.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)高應變強化性能冷軋雙相鋼的方法，其特征在于快速冷卻速度為20 25°C /秒。
7.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)高應變強化性能冷軋雙相鋼的方法，其特征在于過時效溫度為260 280°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高應變強化性能冷軋雙相鋼及其生產(chǎn)方法。其組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%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；生產(chǎn)步驟常規(guī)冶煉、鑄坯并對鑄坯加熱；熱軋；卷曲；冷軋；連續(xù)退火；冷卻；過時效處理；水冷至室溫。本發(fā)明在保證鋼板具有高抗拉強度、低屈強比的基礎(chǔ)上，通過成分及工藝的匹配性設(shè)計，通過控制及優(yōu)化鋼板微觀組織特征，大幅提高鋼板的應變強化性能，進而使鋼板沖壓成形后零件的屈服強度得到大幅提升，從而提高轎車零件的使用強度和服役性能。
文檔編號C22C38/12GK102747275SQ20121025504
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者劉吉斌, 葉仲超, 吳青松, 孔勇江, 林承江, 王輝 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司