780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢及快速热处理制造方法技术

780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢及快速热处理制造方法，该钢成分质量百分比为：C 0.05～0.12％，Si 0.01～0.5％，Mn 1.2～2.0％，P≤0.015％，S≤0.003％，Al 0.02～0.055％，还可含有Cr、Mo、Ti、Nb、V中的一种或两种，Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。其制造方法包括：冶炼、铸造、热轧、冷轧和快速热处理工序；快速热处理全过程用时41～296s。本发明专利技术通过控制快速热处理过程中快速加热、短时保温和快速冷却过程，改变变形组织的回复、再结晶及奥氏体相变过程，增加形核率(包括再结晶形核率和奥氏体相变形核率)，缩短晶粒长大时间，细化晶粒，最终获得的双相钢具有平均晶粒尺寸在2～8μm的铁素体和马氏体双相组织；在提高材料的强度的同时获得良好的塑性和韧性。良好的塑性和韧性。良好的塑性和韧性。

【技术实现步骤摘要】
780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢及快速热处理制造方法


[0001]本专利技术属于材料快速热处理
，特别涉及一种780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢及快速热处理制造方法。

技术介绍

[0002]随着人们对能源节约以及材料服役安全意识的逐步提高，很多汽车制造商选择高强钢作为汽车用材，汽车行业采用高强度钢板减薄钢板厚度的同时，能够提高汽车的抗凹陷性能、耐久强度、大变形冲击韧性和碰撞安全性，因此汽车用钢板必将朝着高强、高韧、易成型的方向发展。
[0003]在汽车用高强钢中，双相钢应用最为广泛并且应用前景最好。低碳低合金双相钢具有屈强比小、初始加工硬化速率高以及强度和塑性匹配性好等特点，成为目前广泛使用的强度高、成形性好的汽车结构冲压用钢。
[0004]传统双相钢是由冷轧的低碳钢或低合金高强度钢经临界区均热退火后快速冷却处理或热轧控轧控冷而得到，其显微组织主要由铁素体和马氏体组成。双相钢利用“复合材料”的原理使得钢中各相(铁素体和马氏体)的优点尽可能得到发挥，同时使某一相的劣势或缺点由于其它相的存在而减轻或消除。
[0005]双相钢的力学性能主要取决于以下三个方面：
[0006]一、基体相的晶粒大小、合金元素分布；
[0007]二、第二相的大小、形状、分布和体积分数；
[0008]三、基体和第二相二者相结合的特点。
[0009]因此如何获得低成本、高性能具有良好强塑性匹配的双相钢产品成为各大钢铁企业追求的目标，受到了钢企和汽车用户的广泛关注。
[0010]冷轧双相钢是通过临界区温度均热后快速冷却处理工艺得到的，该工艺主要包括三步：
[0011]第一步：将带钢加热到铁素体和奥氏体两相临界区温度均热保温；
[0012]第二步：将试样以高于临界冷却速度的冷速冷却到M
s
～M
f
之间的某一温度，得到一定量的马氏体和铁素体的双相组织；
[0013]第三步：将带钢保温或加热至不高于M
s
的温度下保温，进行回火处理，获得硬相马氏体与软相铁素体的良好组织匹配，最终得到马氏体和铁素体的双相组织。
[0014]目前，通过传统连续退火方式生产的780MPa级冷轧双相钢，由于其加热速率慢，其加热时间及均热时间都相对较长，整个连续退火周期需要5
‑
8min；其加热过程中的回复、再结晶及相变过程分别依次进行，一般不会发生重叠现象，因此其铁素体再结晶晶粒及奥氏体晶粒都分别形核和充分长大，最终其所获得的铁素体和马氏体两相晶粒组织尺寸相对较大，通常在10
‑
20μm左右。
[0015]现有技术中针对双相钢的主要调控手段是通过添加合金元素、调整退火工艺中淬
火及回火过程的温度及时间来改变双相钢的相组织比例及分布，得到相对优化的产品性能。
[0016]中国专利CN102174685B公开了“一种800MPa级冷轧双相钢及其制造方法”，其双相钢化学成分按重量百分数计为：C：0.10～0.18％、Si：0.03～0.19％、Mn：2.6～3.0％、Als：0.01～0.04％、Cr：0.15～0.9％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。该钢的制造方法依次包括以下步骤：将钢坯随炉加热至1150～1250℃，保温1.5～3h，随后进行热轧，粗轧开轧温度为1050～1110℃，精轧终轧温度为860～900℃，模拟卷曲温度为560～600℃；热轧板经酸洗后进行冷轧，冷轧压下率控制为45～75％，然后进行传统退火处理，退火温度控制在760～860℃，并保温1～5min后缓慢冷却到630～680℃，再以25℃/s以上的速度快速冷却至350℃以下进行过时效处理5～10min。该双相钢退火试样的力学性能：屈服强度Rp
0.2
＝339～396MPa，抗拉强度R
m
＝833～872MPa，延伸率A
80mm
＝16.5～18.2％，n＝0.108～0.134。
[0017]该专利技术采用传统的连续退火工艺技术，为获得足够的强度，该钢的成分中含有较高的C和Mn元素，同时添加了较多的Cr元素，这会增加生产成本，影响材料后续焊接性能，同时其公布的材料的n值较低，仅为0.13左右，这对材料的成形性能是不利的。
[0018]中国专利CN100584983C公开了“一冷轧高强度双相带钢及其制造工艺”，该高强双相钢为780MPa级别，其化学成分按重量百分数计为：C：0.05～0.12％、Si≤0.1％、Mn：1.2～1.8％、Mo：0.15～0.35％，Cr：Mn+Cr+Mo≤2.4％，P≤0.0151％，S≤0.01％，N≤0.005％，Nb：0.015～0.035％，Al：0.015～0.065％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。该专利技术的热轧工艺及退火工艺如下：热轧：通过Ar3以上温度热轧，轧后快速冷却，卷取温度500～650℃；冷轧压下率35～80％；退火对应采用780～880℃保温，快速冷却到750～650℃之间，以不小于30℃/s速度冷却到300℃以下，经过200～300℃回火100～300s后，再经过0～0.6％平整。
[0019]该专利技术采用的是传统连续退火工艺技术，加热速率及保温时间未提及。该双相钢的力学性能：屈服强度Rp
0.2
＝495～576MPa，抗拉强度R
m
＝790～870MPa，延伸率A
50mm
＝18～24％。该高强双相钢虽然降低了Si元素含量，但同时也加入了较多的其它昂贵的合金元素，包括Mo、Nb和Cr元素，增加了合金成本及热处理前工序的制造难度。
[0020]中国专利CN104328348B公开了“800MPa级冷轧双相钢及其生产方法”，该高强度双相钢化学成分按重量百分数计为：C：0.14～0.17％、Si：0.45～0.55％、Mn：1.6～1.8％、Cr：0.55～0.65％，P≤0.016％，S≤0.008％，N≤0.004％，Al：0.02～0.05％，其余为Fe和其它不可避免杂质，该专利技术所述的热轧工序：热轧加热温度1230～1270℃；精轧开轧温度为1020～1080℃；终轧温度为830～870℃；卷取温度为610～680℃；冷轧连退工序：连退均热温度为780～830℃；缓冷终冷温度610～650℃，快冷结束温度为290～330℃，快冷冷却速率25～45℃/s，时效温度200～300℃；平整延伸率控制在0.2～0.5％。其力学性能：屈服强度Rp
0.2
＝450～550MPa，抗拉强度R
m
＝800～850MPa，延伸率A
50mm
＝15～17％。
[0021]该专利技术采用传统连续退火工艺技术，所公布的冷轧双相钢含有较高的C、Si、Mn元素含量，同时为增加淬透性，添加了大量的Cr元素。这增加了合金成本和热处理前工序制造成本，同时过多的合金元素不利于获得最终产品均匀的组织性能。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其化学成分质量百分比为：C：0.05～0.12％，Si：0.01～0.5％，Mn：1.2～2.0％，P≤0.015％，S≤0.003％，Al：0.02～0.055％，还可含有Cr、Mo、Ti、Nb、V中的一种或两种，且Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5％，余量为Fe和其它不可避免的杂质，并通过下述工艺获得：1)冶炼、铸造按上述化学成分冶炼并铸造成板坯；2)热轧、卷取卷取温度550～680℃；3)冷轧冷轧压下率为40～85％；4)快速热处理冷轧后的钢板快速加热至750～845℃，所述快速加热采用一段式或两段式；采用一段式快速加热时加热速率为50～500℃/s；采用两段式快速加热时，第一段以15～500℃/s的加热速率从室温加热至550～650℃，第二段以50～500℃/s的加热速率从550～650℃加热至750～845℃；之后进行均热，均热温度为750～845℃，均热时间为10～60s；均热结束后以5～15℃/s的冷却速率缓慢冷却至670～770℃，随后从670～770℃以50～200℃/s的冷却速率快速冷却至室温；或者，从670～770℃以50～200℃/s的冷却速率快速冷却至230～280℃，并在此温度区间进行过时效处理，过时效处理时间：小于等于200s，最后以30～50℃/s冷却速率冷却至室温。2.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，所述C含量为0.07～0.1％。3.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，所述Si含量为0.1～0.4％。4.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，所述Mn含量为1.5％～1.8％。5.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，所述快速热处理全过程用时为41～296s。6.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，步骤2)中，热轧温度≥A
r3
。7.如权利要求1或6所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，步骤2)中，所述卷取温度为580～650℃。8.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，步骤3)中，所述冷轧压下率为60～80％。9.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，步骤4)中，所述快速加热采用一段式加热时加热速率为50～300℃/s。10.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，步骤4)中，所述快速加热采用两段式加热：第一段以15～300℃/s的加热速率从室温加热至550～650℃；第二段以50～300℃/s的加热速率从550～650℃加热至750～845℃。
11.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，步骤4)中，所述快速加热采用两段式加热：第一段以50～300℃/s的加热速率从室温加热至550～650℃；第二段以80～300℃/s的加热速率从550～650℃加热至750～845℃。12.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，步骤4)中，所述均热时间为10～40s。13.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，步骤4)中，所述带钢或钢板快速冷却速率为50～150℃/s。14.如权利要求1～13任一项所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，所述双相钢的显微组织为平均晶粒尺寸在2～8μm的铁素体和马氏体双相组织。15.如权利要求1～14任一项所述的780MPa级别低碳低合金高成形性双相钢，其特征是，所述双相钢的屈服强度为400～533MPa，抗拉强度为781～878MPa，延伸率为19.5～24.1％，强塑积为16.3～19.3GP...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，李俊，王骏飞，张理扬，路凤智，毛展宏，王甲子，雷孝凯，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：