專利名稱：一種抗拉強度580MPa級鐵素體貝氏體熱軋雙相鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抗拉強度580MPa級鐵素體貝氏體熱軋雙相鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，為了實現(xiàn)汽車輕量化、降低油耗和改善整車安全性等目標(biāo)，近年來新鋼種的研發(fā)主要集中在開發(fā)具有良好綜合性能的先進(jìn)高強度鋼，如鐵素體/馬氏體雙相鋼、鐵素體/貝氏體雙相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、孿晶誘導(dǎo)塑性鋼等。對于雙相鋼來說，由于其具有優(yōu)異的綜合性能，如低的屈強比、高的形變硬化率，保證冷成形后具有較高的強 度，不出現(xiàn)明顯的屈服點，具有高均勻應(yīng)變量和斷裂應(yīng)變量等優(yōu)點，在汽車工業(yè)和其它方面具有廣泛的應(yīng)用，因此，研制開發(fā)性能優(yōu)良的雙相鋼產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。 20世紀(jì)80年代初，Sudo等率先研究了鐵素體/馬氏體雙相鋼，為了改善熱軋高強度鋼板的延伸凸緣性能，提出了低溫卷取工藝的C-Mn-Nb鋼、C-Si-Mn-Nb和C-Si-Mn-Cr鋼，以貝氏體取代馬氏體組織，形成了鐵素體/貝氏體組織的工藝方法。90年代初，日本神戶鋼鐵公司開發(fā)了 KBHF-B系列鐵素體/貝氏體雙相鋼，其成分設(shè)計以C-Si-Mn-Nb-Ti為主，其強度達(dá)到500 600MPa級別，考慮到成形性和可焊性，將碳含量控制在較低水平，同時，為了保證鋼板的力學(xué)性能，加入較多的Nb、Ti和Cr等元素，合金成本相對較高。日本NKK公司通過優(yōu)化C、Ti和Mo等元素的比例，采用低C水平和添加一定量的Mo，其目的是為了避免珠光體的形成，獲得NKHA540SF、NKHA590SF和NKHA780SF等系列熱軋鐵素體/貝氏體雙相鋼，相應(yīng)產(chǎn)品具有良好的強度及塑性指標(biāo)。國內(nèi)寶鋼已經(jīng)開展了鐵素體/貝氏體型的雙相鋼產(chǎn)品的開發(fā)研制工作，一汽與寶鋼試制的B490SXR、B540SXR等熱軋鋼板，用于卡車用車廂橫梁和縱梁，其成分設(shè)計主要為C-Si-Mn-Nb系。國內(nèi)學(xué)者徐平光、周樂育、李龍等通過優(yōu)化軋制和冷卻工藝，研究了仿晶界型鐵素體/貝氏體復(fù)相組織，分析了 Si、Mn、Nb、Mo等合金元素對組織與性能的影響規(guī)律。綜上所述，對于抗拉強度為580MPa級鐵素體貝氏體熱軋雙相鋼來說，國外研發(fā)相對較早，而國內(nèi)正處于研制開發(fā)階段，從成分設(shè)計來說，都加入了較多的Nb、Cr和Mo等合金元素，生產(chǎn)成本較高，如果能通過成分設(shè)計及工藝優(yōu)化，降低合金元素用量，保證產(chǎn)品性能，必將提升產(chǎn)品的附加值。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種抗拉強度580MPa級鐵素體貝氏體熱軋雙相鋼及其制備方法，目的是通過合理的成分設(shè)計，以及通過控軋控冷工藝使帶鋼的抗拉強度高于580MPa的鐵素體/貝氏體雙相鋼。本發(fā)明的一種抗拉強度為580MPa級鐵素體貝氏體熱軋雙相鋼的化學(xué)成分按重量百分比為C O. 06 O. 12%, Si O. 40 0· 80%, Mn I. 20 1· 60%, Ti O. 05 O. 10%, P < O. 012%, S<O. 01%，余量為鐵Fe，其屈服強度彡400MPa，抗拉強度彡580MPa，斷后伸長率彡25%，屈強比< O. 75，擴孔率彡80%ο本發(fā)明的制備方法按以下步驟進(jìn)行
(O按設(shè)定成分冶煉鋼水并鑄成鑄坯，設(shè)定成分按重量百分比為C 0.06、. 12%，SiO. 40 0· 80%,Mn I. 20 1· 60%, Ti O. 05 O. 10%, P < O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵 Fe，鑄坯厚度為220 250mm ；
(2)將鑄坯加熱至122(Tl250°C，進(jìn)行5 7道次粗軋，粗軋開軋溫度為112(Tll70°C，終軋溫度為98(Tl070°C，獲得厚度為38 58mm的中間坯；
(3)對中間坯進(jìn)行5 7道次精軋，精軋開軋溫度為95(Tl020°C，終軋溫度為80(T850°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2飛mm ；
(4)精軋后以1(T30°C/s的速度將帶鋼冷卻至68(T720°C，空冷到620_650°C，然后以25^600C /s的速度冷至40(T500°C，進(jìn)行卷取，獲得熱軋帶鋼產(chǎn)品，其屈服強度彡400MPa，抗拉強度彡580MPa，斷后伸長率彡25%，屈強比彡O. 75，擴孔率彡80%。本發(fā)明是采用低碳成分設(shè)計，通過添加一定量的微合金元素鈦和控軋控冷工藝，生產(chǎn)抗拉強度大于580MPa，斷后伸長率不低于25%，屈強比彡O. 75，擴孔率彡80%,具有良好強度及成形性能的熱軋鋼帶，其金相組織為細(xì)小的鐵素體/貝氏體組織。本發(fā)明中鋼種成分的設(shè)置考慮了以下幾點
C對強化鋼板是有效的，但同時降低了其成形性及焊接性，因此碳的含量控制在低碳鋼范圍；si有利于提高鐵素體基體的強度，為了改善鋼材的強度，尤其是鋼材的延伸凸緣性能，適當(dāng)提高Si，控制在O. 4-0. 8% ；Mn能夠通過固溶強化及相變強化來有效的提高鋼材的性能，但同時會降低其點焊能力及電鍍能力，考慮到高強鋼板的實際使用性能要求，所以錳的含量控制在I. 60%以下；為了在低碳鋼的基礎(chǔ)上，有效提高實驗鋼的強度，添加了一定量的微合金元素鈦，利用微合金元素鈦在鐵素體及貝氏體的析出強化作用有效提高實驗鋼的性能。本發(fā)明制備抗拉強度580MPa的鐵素體/貝氏體熱軋雙相鋼采用的是TMCP(熱機械控制過程)，依據(jù)是通過高溫區(qū)的奧氏體再結(jié)晶控制軋制，充分細(xì)化奧氏體晶粒；精軋終軋溫度控制在80(T850°C，使軋制過程中產(chǎn)生較大的累積應(yīng)變；通過三階段冷卻工藝?yán)鋮s后，在第一階段慢冷及第二階段空冷過程中，其目的是使鐵素體中的碳向未轉(zhuǎn)變的奧氏體中富集，保證得到適量的先共析鐵素體，而后續(xù)的快速冷卻有助于獲得細(xì)小均勻的貝氏體，進(jìn)而獲得延伸凸緣性能優(yōu)異的鐵素體/貝氏體雙相鋼組織。本發(fā)明對抗拉強度580MPa鐵素體/貝氏體熱軋帶鋼提供了一種的生產(chǎn)工藝路線，已C-Si-Mn-Ti成分設(shè)計為主,未添加附加值較高的Nb、Cr、Mo等合金元素,實現(xiàn)了成分的減量化，產(chǎn)品的組織為鐵素體/貝氏體組織，使材料具有較高的力學(xué)性能及良好的成形性能。本發(fā)明熱軋帶鋼與同強度級別的熱處理高強度鋼相比具有如下優(yōu)點
(I)本發(fā)明熱軋帶鋼由于未添加附加值較高的Nb、Cr、Mo等合金元素，實現(xiàn)了成分的減量化，采用本發(fā)明熱軋帶鋼，每噸可降低成本不少于100元，可以產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益。(2)本發(fā)明熱軋帶鋼成分設(shè)計上采用低碳成分路線，組織以鐵素體/貝氏體為主，產(chǎn)品具有較好力學(xué)性能、成形性能及焊接性能。


圖I為本發(fā)明實施例I制備的熱軋帶鋼產(chǎn)品的金相組織圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例中采用的軋機為2250mm熱連軋機。實施例I
按設(shè)定成分在150噸轉(zhuǎn)爐中冶煉鋼水，并連鑄成鑄坯，其設(shè)定成分按重量百分比為CO. 06 %，Si O. 40%, Mn I. 20%, TiO. 10%, P < O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵 Fe，鑄坯厚度為 220mm。將鑄坯加熱至1250°C，進(jìn)行粗軋，粗軋過程為5道次，粗軋開軋溫度為1170°C，粗軋終軋溫度為1070°C，獲得厚度為38mm的中間坯。將中間坯進(jìn)行精軋，精軋過程為7道次，精軋開軋溫度為980°C，二軋溫度為9500C，三軋溫度為930°C，四軋溫度為890°C，五軋溫度為850°C，六軋溫度為820°C，終軋溫度為800°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2mm。精軋后以10°C /s的速度水冷至680°C，然后空冷到620°C，然后以25°C /s的速度水冷到400°C進(jìn)行卷取，獲得成分按重量百分比為CO. 06 %，Si O. 40%,Mn I. 20%,TiO. 10%,P < O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵Fe的成品熱軋帶鋼，其金相組織如圖I所示，組織為細(xì)小的鐵素體/貝氏體，力學(xué)性能測試結(jié)果為屈服強度450 MPa，抗拉強度600 MPa，斷后伸長率28%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格，屈強比O. 75，擴孔率100%。實施例2
鑄坯的制備方法及成分同實施例I，鑄坯厚度為250_。
粗軋過程同實施例1，獲得厚度為58mm的中間坯。將中間坯進(jìn)行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為950°C，二軋溫度為9300C，三軋溫度為910°C，四軋溫度為880°C，五軋溫度為850°C，終軋溫度為830°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為6mm。精軋后以30°C /s的速度水冷至700°C，然后空冷到650°C，然后以60°C /s的速度水冷到550°C進(jìn)行卷取，獲得成分按重量百分比為CO. 06 %，Si O. 40%,Mn I. 20%,TiO. 10%,P < O. 012%, S < O. 01%,余量為鐵Fe成品的熱軋帶鋼，力學(xué)性能測試結(jié)果為屈服強度406MPa，抗拉強度580 MPa,斷后伸長率25%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格，屈強比O. 70，擴孔率80%。實施例3
鑄坯的制備方法及設(shè)定成分同實施例1，鑄坯厚度為240_。粗軋過程同實施例1，獲得厚度為45mm的中間還。將中間坯進(jìn)行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為1020°C，二軋溫度為9800C，三軋溫度為920°C，四軋溫度為900°C，五軋溫度為880°C，終軋溫度為850°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為4mm。精軋后以30°C /s的速度水冷至720°C，然后空冷到630°C，然后以40°C /s的速度水冷到500°C進(jìn)行卷取，獲得成分按重量百分比為CO. 06 %，Si O. 40%,Mn I. 20%,TiO. 10%,P < O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵Fe的成品熱軋帶鋼，力學(xué)性能測試結(jié)果為屈服強度414MPa，抗拉強度610 MPa，斷后伸長率28. 5%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格，屈強比O. 68，擴孔率 100%。實施例4
按設(shè)定成分在150噸轉(zhuǎn)爐中冶煉鋼水，并連鑄成鑄坯，其設(shè)定成分按重量百分比為CO. 08%, Si O. 50 %，Mn I. 60%, TiO. 05 %，P < O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵 Fe，鑄坯厚度為 220mm。將鑄坯加熱至1220°C，進(jìn)行粗軋，粗軋過程為6道次，粗軋開軋溫度為1150°C，1軋溫度為1000°c，獲得厚度為38mm的中間坯。將中間坯進(jìn)行精軋，精軋過程為7道次，精軋開軋溫度為1020°C，二軋溫度為9900C，三軋溫度為970°C，四軋溫度為940°C，五軋溫度為910°C，六軋溫度為880°C，終軋溫度為850°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2mm。·
精軋后以30°C /s的速度水冷至720°C，然后空冷到630°C，然后以40°C /s的速度水冷到500°C進(jìn)行卷取，獲得成分按重量百分比為CO. 08%, Si O. 50 %，Mn I. 60%, TiO. 05%, P <0.012%, S<0.01%，余量為鐵Fe的成品熱軋帶鋼，力學(xué)性能測試結(jié)果為屈服強度400MPa，抗拉強度590 MPa，斷后伸長率27%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格，屈強比O. 68，擴孔率90%ο實施例5
鑄坯的制備方法及成分同實施例4，鑄坯厚度為230_。粗軋過程同實施例4,獲得厚度為45mm的中間還。將中間坯進(jìn)行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為970°C，二軋溫度為9500C，三軋溫度為920°C，四軋溫度為880°C，五軋溫度為840°C，終軋溫度為820°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為4mm。精軋后以20°C /s的速度水冷至700°C，然后空冷到650°C，然后以40°C /s的速度水冷到450°C進(jìn)行卷取，獲得成分按重量百分比為CO. 08%, Si O. 50 %，Mn I. 60%, TiO. 05%, P <0.012%, S<0.01%，余量為鐵Fe的成品熱軋帶鋼，力學(xué)性能測試結(jié)果為屈服強度450MPa，抗拉強度620 MPa，斷后伸長率28. 5%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格，屈強比O. 72，擴孔率90%。實施例6
鑄坯的制備方法及設(shè)定成分同實施例4，鑄坯厚度為240_。粗軋過程同實施例4,獲得厚度為58mm的中間還。將中間坯進(jìn)行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為950°C，二軋溫度為930°C，三軋溫度為900°C，四軋溫度為850°C，終軋溫度為800°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為6mm。精軋后以30°C /s的速度水冷至700°C，然后空冷到650°C，然后以50°C /s的速度水冷到500°C進(jìn)行卷取，獲得成分按重量百分比為CO. 08%, Si O. 50 %，Mn I. 60%, TiO. 05%, P <0.012%, S<0.01%，余量為鐵Fe的成品熱軋帶鋼，力學(xué)性能測試結(jié)果為屈服強度400MPa,抗拉強度580 MPa,斷后伸長率26%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格，屈強比O. 69，擴孔率80%ο實施例7
按設(shè)定成分在150噸轉(zhuǎn)爐中冶煉鋼水，并連鑄成鑄坯，其設(shè)定成分按重量百分比為CO. 12%, Si O. 80%, Mn I. 40 %，TiO. 08%, P < O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵 Fe，鑄坯厚度為240mm。將鑄坯加熱至1240°C，進(jìn)行粗軋，粗軋過程為7道次，粗軋開軋溫度為1120°C，終軋溫度為980°C，獲得厚度為42mm的中間坯。將中間坯進(jìn)行精軋，精軋過程為7道次，精軋開軋溫度為1000°C，二軋溫度為9700C，三軋溫度為940°C，四軋溫度為900°C，五軋溫度為860°C，六軋溫度為820°C，終軋溫度為800°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2mm。 精軋后以10°C /s的速度水冷至680°C，然后空冷到620°C，然后以50°C /s的速度水冷到450°C進(jìn)行卷取，獲得成分按重量百分比為C O. 08%, Si O. 50 %，Mn I. 60%, Ti O. 05%，P < 0.012%, S < O. 01%，余量為鐵Fe成品熱軋帶鋼，力學(xué)性能測試結(jié)果為屈服強度480MPa，抗拉強度640 MPa,斷后伸長率27%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格，屈強比O. 75，擴孔率90%ο實施例8
鑄坯的制備方法及設(shè)定成分同實施例4，鑄坯厚度為240_。粗軋過程同實施例4，獲得厚度為48mm的中間坯。將中間坯進(jìn)行精軋，精軋過程為5道次，精軋開軋溫度為980°C，二軋溫度為950°C，三軋溫度為910°C，四軋溫度為890°C，終軋溫度為850°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為5mm。精軋后以20°C /s的速度水冷至680°C，然后空冷到650°C，然后以60°C /s的速度水冷到550°C進(jìn)行卷取，獲得成分按重量百分比為C O. 12%, Si O. 80%, Mn 1.40 %，Ti
O.08%,P < O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵Fe的成品熱軋帶鋼，力學(xué)性能測試結(jié)果為屈服強度413MPa，抗拉強度590 MPa，斷后伸長率26%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格，屈強比O. 70，擴孔率100%。實施例9
鑄坯的制備方法及設(shè)定成分同實施例4，鑄坯厚度為240_。粗軋過程同實施例4，獲得厚度為38mm的中間坯。將中間坯進(jìn)行精軋，精軋過程為6道次，精軋開軋溫度為980°C，二軋溫度為9500C，三軋溫度為910°C，四軋溫度為880°C，五軋溫度為860°C，終軋溫度為840°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2mm。精軋后以30°C /s的速度水冷至700°C，然后空冷到630°C，然后以60°C /s的速度水冷到500°C進(jìn)行卷取，獲得成分按重量百分比為C O. 12%, Si O. 80%,Mn I. 40 %，TiO. 08%，P < 0.012%，S < O. 01%，余量為鐵Fe的成品熱軋帶鋼，力學(xué)性能測試結(jié)果為屈服強度426MPa，抗拉強度600 MPa，斷后伸長率29%，冷彎測試(B=35，d=2a)合格，屈強比O. 71，擴孔率90%ο
權(quán)利要求
1.一種抗拉強度580MPa級鐵素體貝氏體熱軋雙相鋼，其特征在于化學(xué)成分按重量百分比為C O. 06 O. 12%, Si O. 40 0· 80%, Mn I. 20 1· 60%, Ti O. 05 O. 10%, P < O. 012%, S<O. 01%，余量為鐵Fe，其屈服強度彡400MPa，抗拉強度彡580MPa，斷后伸長率彡25%，屈強比彡O. 75，擴孔率彡80%。
2.一種抗拉強度580MPa級鐵素體貝氏體熱軋雙相鋼的制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行 (O按設(shè)定成分冶煉鋼水并鑄成鑄坯，設(shè)定成分按重量百分比為CO. 06、. 12%，SiO. 40 0· 80%,Mn I. 20 1· 60%, Ti O. 05 O. 10%, P < O. 012%, S < O. 01%，余量為鐵 Fe，鑄坯厚度為220 250mm ； (2)將鑄坯加熱至122(Tl250°C，進(jìn)行5 7道次粗軋，粗軋開軋溫度為112(Tll70°C，終軋溫度為98(Tl070°C，獲得厚度為38 58mm的中間坯； (3)對中間坯進(jìn)行5 7道次精軋，精軋開軋溫度為95(Tl020°C，終軋溫度為80(T850°C，精軋每道次壓下量控制在15 40%，精軋后帶鋼厚度為2飛mm ； (4)精軋后以1(T30°C/s的速度將帶鋼冷卻至68(T720°C，空冷到620_650°C，然后以25^600C /s的速度冷至40(T50(TC，進(jìn)行卷取，獲得熱軋帶鋼產(chǎn)品，其屈服強度彡400MPa，抗拉強度彡580MPa，斷后伸長率彡25%，屈強比彡O. 75，擴孔率彡80%。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抗拉強度580MPa級鐵素體貝氏體熱軋雙相鋼及其制備方法。本發(fā)明的一種抗拉強度為580MPa級鐵素體貝氏體熱軋雙相鋼的化學(xué)成分按重量百分比為C0.06~0.12%，Si0.40~0.80%，Mn1.20~1.60%，Ti0.05~0.10%，P＜0.012%，S＜0.01%，余量為鐵Fe，其屈服強度≥400MPa，抗拉強度≥580MPa，斷后伸長率≥25%，屈強比≤0.75，擴孔率≥80%。本發(fā)明是采用低碳成分設(shè)計，通過添加一定量的微合金元素鈦和控軋控冷工藝，生產(chǎn)抗拉強度大于580MPa，斷后伸長率不低于25%，屈強比≤0.75，擴孔率≥80%，具有良好強度及成形性能的熱軋鋼帶，其金相組織為細(xì)小的鐵素體/貝氏體組織，具有較好力學(xué)性能、成形性能及焊接性能。
文檔編號C21D8/02GK102943205SQ20121049169
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者衣海龍, 劉振宇, 吳迪, 王國棟 申請人:東北大學(xué)