專利名稱：：一種高強(qiáng)度冷軋雙相鋼板及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及汽車用雙相鋼鋼板及其熱處理生產(chǎn)工藝。近年來(lái)，由于世界范圍內(nèi)能源的短缺，各國(guó)都在試圖采用高強(qiáng)度材料制作汽車構(gòu)件，以減輕汽車自重，節(jié)約能源。做為高強(qiáng)度鋼-具有鐵素體加馬氏體組織的雙相鋼，引起人們的極大關(guān)注。目前，世界各國(guó)已公布生產(chǎn)冷軋雙相鋼板均是將含有1.0～1.8%Mn，≤1.2%Si或在含Mn基礎(chǔ)上加入少量Cr，Ni，Ti，Nb等元素的鋼，冷軋后在連續(xù)退火爐中快速加熱到α+γ區(qū)短時(shí)保溫，再以超過(guò)鋼的臨界冷卻速度加速冷卻到馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下，來(lái)獲得所需要的鐵素體加馬氏體組織。例如日本新日鐵(英國(guó)專利2066852A)指出了一種生產(chǎn)冷軋雙相鋼板的方法，即化學(xué)成份為0.01～0.12%C;1.0～1.8%Mn;≤1.2%Si以及少量Cr，Cu，Ni等元素的鋼板，在連續(xù)退火爐內(nèi)加熱到730℃～800℃之間，均熱大于20秒后以30～300℃/秒的速度冷卻到250℃以下。再如日本新日鐵發(fā)明(英國(guó)專利1537x4x)雙相鋼板的生產(chǎn)方法，即將一種低碳，低硅錳鋼進(jìn)行下面任一種予處理a)在α-γ溫度區(qū)間內(nèi)，以不大于40%的壓下量完成熱軋，然后將鋼板卷取。b)將一軋制的鋼板通過(guò)加熱則α-γ溫度區(qū)間進(jìn)行分批退火，之后在α-γ溫度區(qū)間連續(xù)退火，以不大于10.000℃/min的速度冷卻。還有日本鋼鐵公司發(fā)明(德意志聯(lián)邦共和國(guó)專利號(hào)DE3046941A1)一種雙相薄鋼板的生產(chǎn)方法，即把含0.1～0.12%C，0.5～1.7%Mn的鋼板熱軋并卷取，再把鋼卷放在730℃～900℃的連續(xù)爐內(nèi)進(jìn)行回火處理。從回火溫度起向下的420℃≤T≤700℃范圍的中間溫度(T)的第一步冷卻中，其平均冷卻速度(R1)為1℃/秒≤R1≤30℃/秒，而從中間溫度向下到不大于200℃的溫度的第二步冷卻中以100℃/秒≤R2≤300℃/秒范圍的平均冷卻速度(R2)進(jìn)行冷卻。從上三例發(fā)明看出，專利中雙相鋼所采用的成份系均與本發(fā)明不同。生產(chǎn)這種冷軋雙相鋼板都必須具備帶有快速冷卻裝置的連續(xù)退火設(shè)備，而建造這種設(shè)備需要巨額的設(shè)備投資，同時(shí)受到大多數(shù)冶金工廠技術(shù)，廠地等的限制。本發(fā)明的目的在于解決以往生產(chǎn)冷軋雙相鋼板所選擇的成份都必須采用連續(xù)退火快速冷卻的設(shè)備工藝條件，才能滿足獲得鐵素體加島狀馬氏體的要求。與過(guò)去公布的化學(xué)成分不同，本發(fā)明是采用一種新的適宜的化學(xué)成分及含量的組合，使其在緩慢加熱、α+γ區(qū)長(zhǎng)時(shí)間保溫、慢速冷卻的工藝下，獲得所需的雙相組織，提供一種具有540Mpa強(qiáng)度和良好綜合性能的冷軋雙相鋼板。這樣，在目前大多數(shù)冶金工廠都不具備連續(xù)退火設(shè)備的條件下，利用現(xiàn)有的罩式爐退火生產(chǎn)工藝就可生產(chǎn)冷軋雙相鋼。眾所周知，為了在低碳低合金鋼中獲得馬氏體組織，都必須將鋼加熱到γ相或(α+γ)區(qū)，然后以超過(guò)該鋼的臨界冷卻速度，快速冷卻到Ms點(diǎn)以下使之避免發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，從而得到馬氏體。本發(fā)明用鋼設(shè)計(jì)的成分為(重量百分比)0.05～0.13%C;0.80～1.20%Si;1.90～2.30%Mn;≤0.035%P;≤0.035%S，其余為鐵。上述化學(xué)成分的鋼經(jīng)熱連軋，冷軋后利用目前的罩式爐并選用適當(dāng)熱處理工藝，即可得到鐵素體和馬氏體的雙相鋼，性能完全滿足汽車鋼板的要求。本發(fā)明選用的熱處理退火工藝為升溫速度20℃～60℃/小時(shí)，加熱溫度為730℃～750℃，保溫13～18小時(shí)，最佳保溫時(shí)間為15小時(shí)，再以30℃～50℃/小時(shí)的速度降至150℃出爐，最后采用≤0.6%的平正率進(jìn)行平正。以下對(duì)本發(fā)明所確定的成分系、含量范圍及熱處理工藝制度給予說(shuō)明。碳量為0.05～0.13%。如C＜0.05%時(shí)，不易得到馬氏體組織且使鋼的強(qiáng)度降低。當(dāng)C＞0.13%時(shí)，不易得到足夠量的鐵素體，且降低了鋼的塑性。硅元素能擴(kuò)大(α+γ)區(qū)，使臨界區(qū)熱處理的范圍加寬，硅是鐵素體形成元素，使鋼在熱處理過(guò)程中能降氏鐵素體中的含碳量，促進(jìn)了多邊形鐵素體的析出，獲得純凈及柔韌的鐵素體，促使碳向奧氏體相富集，提高了奧氏體淬透性。硅亦是固溶強(qiáng)化元素，能起到均衡強(qiáng)度-延性的作用。在本發(fā)明中硅的含量為0.8～1.2%。當(dāng)Si＜0.80%時(shí)，保證不了鋼中的鐵素體量，并降低了鋼的淬透性。當(dāng)Si＞1.2%時(shí)，不能得到強(qiáng)塑性的良好匹配。錳是提高鋼的淬透性的有效元素，鋼中含Mn量為1.9～2.3%，較高的Mn量能強(qiáng)烈降低鋼的臨界點(diǎn)，以保持鋼在較低溫度下進(jìn)入兩相區(qū)，避免鋼卷發(fā)生粘結(jié)，保護(hù)爐體不受損害。Mn有利于降低鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)(Ms)，特別在緩慢加熱及高溫長(zhǎng)時(shí)間保溫期間，Mn可大量向奧氏體富集，從而提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，保證在緩慢冷卻時(shí)減緩?qiáng)W氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變。當(dāng)Mn＜1.90%時(shí)，鋼的淬透性得不到保證，即在本工藝?yán)鋮s條件下不易生成馬氏體組織。當(dāng)Mn＞2.30%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致焊結(jié)性能降低，并提高了鋼的成本。用上述的化學(xué)成分組合后，鋼可在轉(zhuǎn)爐或堿性平爐冶煉，采用爐外精煉等措施，下注鋼錠，粗軋成坯，經(jīng)熱連軋機(jī)組軋制后再酸洗，冷軋成薄鋼卷，然后在罩式爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，這即是本發(fā)明的特點(diǎn)之一。本發(fā)明的特點(diǎn)之二是鋼在罩式爐內(nèi)退火時(shí)，升溫速度為20～60℃/時(shí)，加熱溫度為730～750℃，保溫13～18小時(shí)。當(dāng)升溫速度大于60℃/時(shí)，碳不能充分向γ相內(nèi)聚集，不利于鐵素體與奧氏體的分離，影響富碳奧氏體的形成。當(dāng)升溫速度＜20℃/時(shí)，延長(zhǎng)了退火時(shí)間，增加了生產(chǎn)成本。鋼在(α+γ)區(qū)的保溫溫度是依據(jù)鋼中最終要求的馬氏體量而確定的。當(dāng)保溫溫度大于750℃時(shí)，將會(huì)使γ相增多，從而減少了γ相中的C;Mn含量，降低了鋼的淬透性，使鋼在慢的冷卻速度下不易獲得馬氏體組織，同時(shí)溫度高也影響罩式爐的爐體壽命和鋼卷粘結(jié)。當(dāng)退火溫度＜730℃時(shí)，將不足以產(chǎn)生足量的γ相，最終將造成鋼中馬氏體量不足，達(dá)不到予定的強(qiáng)度。保溫時(shí)間為13～18小時(shí)，最佳為15小時(shí)。保溫時(shí)間≥13小時(shí)是為保證鋼中C，Mn充分向γ相中偏聚，也使罩式爐內(nèi)各鋼卷內(nèi)外部分的溫度均勻一致，保證鋼卷最終性能的均勻化。退火加熱后的冷卻速度為30～50℃/時(shí)，冷卻到150℃出爐。當(dāng)冷卻速度＜30℃/時(shí)時(shí)，用上述化學(xué)成分的鋼將得不到雙相組織。當(dāng)冷卻速度＞50℃/時(shí)時(shí)，則鋼的馬氏體量將會(huì)增加，提高了鋼的強(qiáng)度，而且也受到罩式爐退火工藝的限制。冷卻速度波動(dòng)在30～50℃/時(shí)時(shí)，鋼中馬氏體量變化不大，鋼的成分與工藝條件有良好匹配，均能得到540Mpa強(qiáng)度的雙相鋼。退火后鋼板的平正延伸率不得大于0.6%。因冷軋雙相鋼具有優(yōu)異的加工硬化性，大于0.6%的平正延伸率，將使鋼的屈服強(qiáng)度增大，屈強(qiáng)比提高。并隨著平正率的升高，鋼會(huì)逐漸失去雙相鋼的典型性能特征。本發(fā)明所生產(chǎn)的冷軋雙相鋼板，其組織是多邊形鐵素體+(4～11)%島狀馬氏體+少量貝氏體。具有σb≥540Mpa;σ0.2≤380Mpa;σ5≥30%以及較高的應(yīng)變硬化指數(shù)n、良好的烤漆硬化性、時(shí)效性、焊接性及點(diǎn)焊疲勞性能。由于具有優(yōu)良的冷成型性，該發(fā)明的產(chǎn)品可用于沖制汽車結(jié)構(gòu)件及其他類似的工業(yè)部門上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是選擇的成分系簡(jiǎn)單、廉價(jià)。采用的退火工藝可靠，退火設(shè)備無(wú)須增加巨額投資，對(duì)于大多數(shù)冶金企業(yè)的現(xiàn)有設(shè)備及技術(shù)條件均可達(dá)到本發(fā)明的目的。按本發(fā)明的方法生產(chǎn)出的冷軋雙相鋼板的綜合機(jī)械性能可達(dá)到日本新日鐵SAFC55D標(biāo)準(zhǔn)水平。按本發(fā)明的方法生產(chǎn)的產(chǎn)品是目前國(guó)內(nèi)強(qiáng)度級(jí)別最高的沖壓用冷軋鋼板。用在冷沖壓成型的部件上可減重、節(jié)能、提高部件壽命和安全系數(shù)。本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例均是在150噸純氧頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉。采用擋渣出鋼，噴吹等爐外精煉措施，下注Jc10.66噸鋼錠，熔煉成分如表1。鋼錠經(jīng)均熱到≥1340℃后由1150二輥可逆式初軋機(jī)軋制成220×1050×雙倍Rmm板坯。經(jīng)再加熱后，由2800粗軋機(jī)及萬(wàn)能軋機(jī)軋成23×1050×Lmm后進(jìn)入1700熱連軋機(jī)機(jī)組軋成最終厚度。軋后用水幕噴水冷卻并卷取。經(jīng)酸洗后用四輥可逆式冷軋機(jī)軋成要求的規(guī)格。鋼卷在罩式爐中進(jìn)行熱處理，退火曲線如圖1。圖中所示曲線1是第一例，鋼板厚1.4mm。退火工藝為升溫速度58℃/時(shí)，退火溫度740℃，保溫14小時(shí)，平均冷卻速度38.9℃/時(shí)。曲線2是第二例，鋼板厚1.8mm。退火工藝為升溫速度52℃/時(shí)，退火溫度750℃，保溫15小時(shí)，平均冷卻速度35.2℃/時(shí)。曲線3是第三例，鋼板厚2.0mm。退火工藝為升溫速度43℃/時(shí)，退火溫度730℃，保溫15小時(shí)，平均冷卻速度為47.1℃/時(shí)。鋼板在爐內(nèi)均在150℃出爐。出爐后空冷至常溫，再經(jīng)≤0.6%的平正率進(jìn)行平正。產(chǎn)品的實(shí)際機(jī)械性能列于表2，并與日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JISG3135和新日鐵企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行子比較。產(chǎn)品的顯微組織為鐵素體加島狀馬氏體。產(chǎn)品沖制了BJ213型吉普車、CA141型解放車等十余種零件，沖壓合格率100%，全部裝車使用。本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)際化學(xué)成分表1</tables>權(quán)利要求1.一種汽車用冷軋雙相鋼鋼板，其特征在于它的化學(xué)成分(重量%)為C0.05～0.13%；Si0.80～1.20%；Mn1.90～2.30%；P≤0.035%；S≤0.035%，其余為鐵。2.權(quán)利要求1所述的一種汽車用冷軋雙相鋼鋼板，其特征在于該冷軋鋼板在罩式爐進(jìn)行熱處理，其升溫速度為20～60℃/時(shí)，加熱溫度為730～750℃，保溫時(shí)間為13～18小時(shí)，然后以30～50℃/時(shí)的速度冷卻到150℃出爐。3.權(quán)利要求1所述的一種汽車用冷軋雙相鋼鋼板其特征在于該鋼板在經(jīng)熱處理后要采用≤0.6%平整率進(jìn)行平整。4.權(quán)利要求2所述的一種汽車用冷軋雙相鋼鋼板，其特征在于該鋼板在罩式爐被加熱到730℃～750℃時(shí)，最佳保溫時(shí)間為15小時(shí)。全文摘要本發(fā)明屬于汽車用鋼板，其化學(xué)成分為0.050.13％C；0.80～1.20％Si；1.90～2.30％Mn；≤0.035％P，≤0.035％S。熱處理制度為升溫速度20～60℃/時(shí)，加熱溫度730～750℃，保溫13～18小時(shí)，再以30～50℃/時(shí)的速度降到150℃出爐，最后采用≤0.6％的平正率進(jìn)行平正。本發(fā)明的合金系簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝可靠，產(chǎn)品機(jī)械性能優(yōu)良。文檔編號(hào)C21D1/26GK1056716SQ91103658公開日1991年12月4日申請(qǐng)日期1991年5月29日優(yōu)先權(quán)日1991年5月29日發(fā)明者王明微,張久信,譚佃龍申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵公司,鞍山鋼鐵公司鋼鐵研究所