一種超深沖用低碳低硅冷軋熱鍍鋅雙相鋼及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超深沖用低碳低硅冷軋熱鍍鋅雙相鋼及其制備方法。該雙相鋼按重量百分比計，該雙相鋼的化學(xué)成分質(zhì)量比為：C％：0.035-0.045，Si％：0.03-0.05，Mn％：1.3-1.75，P％：≤0.015，S％：≤0.008，Al％：≤0.075，Cr％：0.5～0.68，Mo％：0.35～0.5，其中P、S和Al的含量均不為0，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，該雙相鋼的微觀組織中{111}//RD方向織構(gòu)占90vol.％以上，主要的微觀組織為鐵素體和馬氏體組織，該雙相鋼的抗拉強度為485-600MPa，延伸率≥32％，r值為2-2.2。配合相應(yīng)的制備方法，本發(fā)明向低碳雙相鋼中添加一定量的Cr和Mo元素，并采用織構(gòu)預(yù)處理工藝，使得材料在具備一定的強度條件下，大幅度改善其深沖性能，充分提高了材料的熱鍍鋅性能。
【專利說明】一種超深沖用低碳低硅冷軋熱鍍鋅雙相鋼及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，主要涉及到制備一種高強度，超深沖的鐵素體加馬氏 體冷軋熱鍍鋅雙相鋼，在低碳鋼中添加 Cr和Mo元素，并采用織構(gòu)預(yù)處理工藝，使得材料在 具備一定的強度條件下，大幅度改善其深沖性能，同時控制Si含量< 0. 05% (質(zhì)量百分 比），充分提高了材料的熱鍍鋅性能。

【背景技術(shù)】
[0002] 冷軋雙相鋼因為具有高強度、高延伸率、高的加工硬化指數(shù)和連續(xù)屈服等特點，在 現(xiàn)代汽車用鋼中被越來越受關(guān)注。傳統(tǒng)的雙相鋼主要用于汽車產(chǎn)品的加強件上，如保險 杠、輪廓和支架等，為了更大幅度的減輕汽車自重，增加汽車面板或內(nèi)板中高強鋼的使用比 例非常有必要。目前，用于汽車面板或內(nèi)板的汽車用鋼主要為IF鋼，其抗拉強度最大約為 440MPa，如果能將高強雙相鋼部分或全部代替IF鋼，對于提高汽車用鋼的綜合力學(xué)性能、 節(jié)約能源和降低冶煉成本是很有意義的。具有單相組織的IF鋼r值一般在1. 5以上，而傳 統(tǒng)的雙相鋼超深沖性能較差，r值基本在1.0以下，這對后續(xù)的沖壓成形非常不利。傳統(tǒng)冷 軋雙相鋼中馬氏體體積分數(shù)大約占20% -30%，較高比例的硬質(zhì)相阻礙了有利于深沖性能 的{111}纖維織構(gòu)的發(fā)展，從而使得其深沖性能惡化。本發(fā)明一方面在成分設(shè)計上嚴格控 制最終馬氏體體積分數(shù)，另一方面通過織構(gòu)預(yù)處理工藝強化{111}//RD方向織構(gòu)，因此最 終獲得優(yōu)異的綜合性能。
[0003] r值反應(yīng)的是材料的平面各向塑性應(yīng)變比，它的高低與材料的深沖性能有很大的 關(guān)系，r值越高，材料的深沖性能越好。根據(jù)Whiteley和Wise的研究結(jié)果，r值的大小和 鋼板的織構(gòu)密切相關(guān)，當板材的各向晶粒的{111}晶面平行于板面的比例較高時，r值較 高，如果{100}晶面平行于板面的比例較高，往往會惡化r值，相關(guān)研究指出，I {111}//RD/ I {100}//RD的值與r值大致呈線性關(guān)系，這是因為〈11D//ND的纖維織構(gòu)能造成板厚度方 向的高塑性變形抗力來大幅度的提高鋼板的深沖性能，而<l〇〇>//ND在板厚方向具有最小 的變形抗力，不利于深沖性能的改善。
[0004] 超低碳IF鋼之所以擁有較高r值，是因為IF鋼在冶煉過程中添加了 Nb和Ti合 金元素，從而在加熱過程中固定住了 C、N間隙原子，使得在{111}〈112>方向形成再結(jié)晶織 構(gòu)，得到了較好的深沖性能。低碳鋼經(jīng)過冷軋后，各晶粒的儲存能差異是后續(xù)再結(jié)晶的驅(qū)動 力，而形變晶粒內(nèi)的儲存能大小與晶粒取向有關(guān)，不同取向的形變晶粒的儲存能大小順序 為：{110} > {111} > {112} > {100}，盡管{110}晶面儲存能較大，但是數(shù)量極少，因此，最 終的再結(jié)晶織構(gòu)是形成最快數(shù)量最多的{111}組份。但是由于部分間隙原子的存在，尤其 是固溶碳，它將在再結(jié)晶過程中阻止{111}方向織構(gòu)的發(fā)展，而使{100}等其它織構(gòu)加速發(fā) 展，因此對于一般低碳鋼在退火過后，易形成高斯織構(gòu)或黃銅織構(gòu)，這些織構(gòu)都是不利于材 料的深沖性能。相關(guān)研究得出，鋼中固溶碳含量與r值成反比，要想提高鋼材的深沖性能， 應(yīng)盡量降低鋼中的固溶碳含量，同時還需保證有足夠的碳擴散到奧氏體中，使其在后續(xù)冷 卻過程中轉(zhuǎn)變成馬氏體，以保持雙相鋼原有的優(yōu)異性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于利用再結(jié)晶退火與兩相區(qū)連續(xù)退火相結(jié)合的方法，生產(chǎn)一種超 深沖用的冷乳熱鍍鋅鐵素體加馬氏體雙相鋼。
[0006] 本發(fā)明的超深沖用低碳低硅冷軋熱鍍鋅雙相鋼，按重量百分比計，該雙相鋼的化 學(xué)成分質(zhì)量比為：C% :0· 035-0. 045, Si% :0· 03-0. 05，Mn% :1. 3-1. 75，P% :彡 0· 015, S% : 彡 0· 008，A1%:彡 0· 075，Cr%:0. 5 ?0· 68，Μ〇%:0· 35 ?0· 5,其中 P、S 和 A1 的含量均不為 〇,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，該雙相鋼的微觀組織中{111}//RD方向織構(gòu)占90vol. % 以上，主要的微觀組織為鐵素體和馬氏體組織，該雙相鋼的抗拉強度為485-600MPa，延伸率 彡 32%，r 值為 2-2. 2。
[0007] 以下對鋼中各元素作用做如下解釋：
[0008] C元素是保證雙相鋼最終擁有兩相組織的最基本元素，它能夠穩(wěn)定奧氏體區(qū)，提高 奧氏體的淬透性，但是隨著固溶C含量的增加，將會阻礙{111}方向織構(gòu)的形成，從而惡化 材料的深沖性能，因此本發(fā)明中，采用兩個關(guān)鍵工藝，再結(jié)晶退火與兩相區(qū)連續(xù)退火工藝， 對C元素在不同階段的固溶量進行有效控制，既能促進{111}方向織構(gòu)有利生長，又能保證 最終組織中擁有一定比例的鐵素體加馬氏體組織。
[0009] Si元素在本發(fā)明中為鋼中殘余元素，沒有特意添加，主要考慮到Si元素在熱處理 過程中會在鋼材表面富集，惡化鋼材的表面質(zhì)量，且嚴重影響鋼材的鍍鋅性能，這對于汽車 面板或內(nèi)板是非常不利的。
[0010] Μη元素是本發(fā)明當中主要用來對雙相鋼進行固溶強化，它能擴大奧氏體區(qū)，提高 奧氏體的淬透性，而且還能減緩珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變，又能提高馬氏體開始轉(zhuǎn)變點溫度，這 些都非常有利于在較低碳的條件下最終形成一定的馬氏體組織，但是Μη元素含量不能過 高，過高將形成較多的馬氏體含量，會對材料的深沖性能有不利的影響。
[0011] Ρ元素與Μη有相似之處，都能對雙相鋼進行固溶強化，同時適量Ρ的添加，還能改 善材料的深沖性能。但是Ρ不能添加過量，過量易造成在退火過程中的晶界偏聚，從而帶來 二次加工脆性。
[0012] Mo元素在本發(fā)明中起到控制熱處理過程中C元素的存在狀態(tài)，因為Mo元素具有在 低溫析出和高溫溶解的優(yōu)異特性，當雙相鋼加熱到再結(jié)晶溫度前，Mo元素是以MoC的形式 存在于鐵素體晶界，從而阻礙鐵素體晶粒的再結(jié)晶，由于晶粒的取向選擇，{111}方向具備 高的儲存能和多的形核點必將進行擇優(yōu)取向，從而提高了雙相鋼的深沖性能。當在高溫區(qū) 保溫時，MoC又會分解，使得部分C擴散到奧氏體中，通過臨界區(qū)連續(xù)退火工藝，最終可以順 利形成鐵素體加馬氏體組織。
[0013] Cr元素也都是能夠提高奧氏體淬透性的元素，它也較易形成碳或氮的析出物，但 是它的析出物易在低溫分解，與Mo元素相比，它對提高材料r值的貢獻較小，主要起到提高 強度的目的，同時它具有成本較低的優(yōu)勢。它的含量不能添加過多，因為過多將會使得最終 組織中馬氏體含量增多，阻礙了有利織構(gòu)的發(fā)展，從而會惡化材料的深沖性能。
[0014] 本發(fā)明通過在低碳雙相鋼中添加 Cr和Mo元素，使其在加熱到再結(jié)晶溫度前以碳 化物或氮化物的形式析出，固定住C、N間隙原子，讓鐵素體變得更純凈，{111}方向織構(gòu)就 能得到較強的發(fā)展，而在保溫階段，此類碳、氮化物又會高溫分解，讓部分的碳能擴散到奧 氏體中提高其淬透性，在隨后的快冷過程中形成一定比例的馬氏體組織，同時還能夠取代 傳統(tǒng)冷軋雙相鋼中部分Si所發(fā)揮的作用，從而保證了高強冷軋雙相鋼的熱鍍鋅性能。這樣 就獲得了具備超深沖性能的鐵素體加馬氏體冷軋熱鍍鋅雙相鋼。
[0015] 本發(fā)明還提供一種超深沖用低碳低硅冷軋熱鍍鋅雙相鋼的制備方法，其特征是按 照權(quán)利要求1所述的化學(xué)成分冶煉、連鑄成鋼坯；
[0016] (1)鋼坯經(jīng)1150°C-1250°C加熱，保溫1-2小時均熱后，在Ar3以上高溫區(qū)終乳，終 軋溫度在880°C _950°C，高溫卷曲，卷曲溫度在680°C -710°C ;
[0017] (2)冷軋壓下率在75 % -85 %之間；
[0018] (3)對冷軋板進行再結(jié)晶退火，退火溫度在700°C _780°C，保溫4-8個小時，隨爐冷 卻；
[0019] (4)對再結(jié)晶退火板進行臨界區(qū)連續(xù)退火，加熱溫度在780°C -860°C，保溫 80-120s，以大于30°C /s的冷卻速度冷到460°C保溫10s熱鍍鋅，再快冷到室溫；
[0020] (5)該雙相鋼的微觀組織中{111}//RD方向織構(gòu)占90vol. %以上，主要的微觀組 織為鐵素體和馬氏體組織；
[0021] (6)該雙相鋼的抗拉強度為485-600MPa，延伸率彡32%，r值為2-2. 2。
[0022] 本發(fā)明通過成分設(shè)計和工藝優(yōu)化兩種途徑，使得冷軋雙相鋼的r值提高到2-2. 2， 是目前國內(nèi)生產(chǎn)的冷軋雙相鋼中r值最高的，與傳統(tǒng)的冷軋雙相鋼DP450相比，其r值一般 彡1.0,而使用本發(fā)明后，不僅抗拉強度彡485MPa，延伸率彡32%，r值幾乎提高了一倍，進 一步擴大了冷軋雙相鋼在汽車板上的使用比例，尤其適合于沖壓性能要求較高的汽車面板 或內(nèi)板，成形復(fù)雜的加強件或結(jié)構(gòu)件。另外，與目前級別較高，沖壓性能較好的無間隙原子 鋼IF440相比，使用本發(fā)明的優(yōu)勢在于，強度明顯提高，在保證同等性能的條件下，C含量的 要求從< 50ppm提高到0. 035-0. 045%，這大大減輕了冶煉難度，提高了生產(chǎn)效率和市場競 爭力。

【具體實施方式】
[0023] 根據(jù)表1所給出的化學(xué)成分，采用電磁感應(yīng)爐真空熔煉，對鑄造的坯料進行后續(xù) 工藝。
[0024] 表1為各成分的質(zhì)量百分數(shù)
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種超深沖用低碳低硅冷軋熱鍍鋅雙相鋼，其特征在于：按重量百分比計，該雙 相鋼的化學(xué)成分質(zhì)量比為：C% :0· 035-0. 045, Si % :0· 03-0. 05, Mn% :1. 3-1. 75, P% : 彡 0· 015, S% :彡 0· 008, Α1% :彡 0· 075, Cr% :0· 5 ?0· 68, Mo% :0· 35 ?0· 5,其中 P、S 和A1的含量均不為0,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，該雙相鋼的微觀組織中{111}//RD方 向織構(gòu)占90vol. %以上，主要的微觀組織為鐵素體和馬氏體組織，該雙相鋼的抗拉強度為 485-600MPa，延伸率彡 32%，r 值為 2-2. 2。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙相鋼的制備方法，其特征是按照權(quán)利要求1所述的化學(xué)成分 冶煉、連鑄成鋼述； (1) 鋼坯經(jīng)1150°C -1250°C加熱，保溫1 -2小時均熱后，在Ar3以上高溫區(qū)終軋，終軋溫 度在880°C _950°C，高溫卷曲，卷曲溫度在680°C -710°C ; (2) 冷軋壓下率在75% -85%之間； (3) 對冷軋板進行再結(jié)晶退火，退火溫度在700°C _780°C，保溫4-8個小時，隨爐冷卻； (4) 對再結(jié)晶退火板進行臨界區(qū)連續(xù)退火，加熱溫度在780°C _860°C，保溫80-120S，以 大于30°C /s的冷卻速度冷到460°C保溫10s熱鍍鋅，再快冷到室溫； (5) 該雙相鋼的微觀組織中{111}//RD方向織構(gòu)占90vol. %以上，主要的微觀組織為 鐵素體和馬氏體組織； (6) 該雙相鋼的抗拉強度為485-600MPa，延伸率彡32%，r值為2-2. 2。
【文檔編號】C22C38/22GK104233093SQ201410476906
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】朱忠良 申請人:朱忠良