CN113444972A - 低成本600MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本600MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法，属于冷轧板带生产技术领域。低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C0.06‑0.12％，Si0.10‑0.50％，Mn1.50‑1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Als0.015‑0.070％，N≤0.0060％，Cr0.20‑0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质；其制备方法包括冶炼、热轧、酸轧、热镀锌等工序。本发明通过通过成分与工艺的合理匹配，制备得到的钢板屈服强度为320‑380MPa，抗拉强度为610‑660MPa，伸长率A80为20.0‑29.0％、扩孔率为60.0‑75.0％，本发明工艺控制简单，生产成本低，可有效解决现有600MPa级热镀锌复相钢板力学性能较差的问题。

Description

低成本600MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法
技术领域
本发明属于冷轧板带生产技术领域，涉及采用连续热镀锌生产的热镀锌复相钢，具体涉及一种低成本600MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法。
背景技术
近年来随着汽车行业的发展和节能减排的需要，汽车用钢逐渐向高强度钢发展，同时高强度钢应用的折弯翻边等成形零件日益增多。传统的高强钢主要为双相钢，其组织主要由较软的铁素体基体和强度较高的马氏体组成，这种组织的性能特点为较低的屈强比、较高的强度等，适合进行冲压成形零件的生产；但由于铁素体和马氏体软硬相硬度差较大，其弯曲性能和扩孔性能较低，不能满足扩孔翻边、翻折弯成形零件的生产。因此，需要在铁素体+马氏体两相外引入贝氏体，同时将马氏体弥散分布在铁素体基体上，确保材料的强度同时，改善折弯性能和扩孔性能，以满足翻边、折弯成形零件的要求，可被用于制造具有复杂形状的工件。
2014年3月12日公开的专利CN103627953A一种对等温时间不敏感的含铝复相钢及其生产方法(600MPa强度级别)，其按重量百分比计的化学成分为：C 0.15-0.17％、Si0.10-0.20％、Mn 1.45-1.55％、P≤0.015％、S≤0.005％、Al 1.20-1.40％、N≤0.0060wt％，余量为Fe及不可避免的杂质。其轧制工艺采用860-900℃终轧、640-680℃卷取、冷轧压下率为60-70％；镀锌采用790-810℃均热、缓冷温度为710-730℃，锌锅温度为460-480℃。该发明采用了较高的C含量，不利于成形及焊接性能，较高的Al含量会造成冶炼过程中连铸困难、钢制纯净度下降，热轧氧化铁皮难以洗净、热镀锌表面质量差的问题。
2016年9月21日公开的专利CN105950984A抗拉强度650MPa级热轧复相钢及其生产方法，其按重量百分比计的化学成分为：C 0.06-0.10％，Si≤0.3％，Mn 0.90-1.30％，P≤0.025％，S≤0.008％，Als 0.020-0.070％，Nb 0.01-0.03％，余量为Fe及不可避免杂质。加热温度控制在1250-1300℃，加热在炉时间160-200min；粗轧结束温度在1080-1120℃，控制精轧终轧温度在800-880℃。采用五段式控制冷却工艺：第一段冷却速度为80-180℃/s，冷却至680-720℃，第二段冷却速度为3-8℃/s，冷却至630-680℃，第三段冷却速度为30-100℃/s，冷却至410-450℃，第四段冷却速度为3-8℃/s，冷却至380-430℃，第五段冷却速度为30-100℃/s，冷却至100-250℃；其中，第一段、第三段、第五段采用水冷，第二段、第四段采用空冷。该专利采用的五段式冷却工艺复杂生产难度大，尤其是第一段冷却冷速要求80-180℃/s冷却强度非常高，第三和第五段的冷速要求也很高，不利于在常规机组推广。此外，其为热轧产品，在产品厚度精度、表面质量等较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有600MPa级热镀锌复相钢板力学性能较差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C 0.06-0.12％，Si 0.10-0.50％，Mn 1.50-1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Als 0.015-0.070％，N≤0.0060％，Cr 0.20-0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的是，上述低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C 0.08-0.10％，Si 0.20-0.35％，Mn 1.60-1.75％，Als 0.03-0.06％，P≤0.010％，S≤0.005％，N≤0.003％，Cr 0.35-0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质。
上述低成本600MPa级热镀锌复相钢板的显微组织由55-65％的铁素体、15-20％呈岛状分布的马氏体及15-30％的贝氏体构成。
进一步的是，上述铁素体的平均晶粒尺寸为10.0μm，马氏体的平均晶粒尺寸为3.5μm，贝氏体的平均晶粒尺寸为7.0μm。
上述低成本600MPa级热镀锌复相钢板的屈服强度为320-380MPa，抗拉强度为610-660MPa，伸长率A80为20.0-29.0％、扩孔率为60.0-75.0％。
上述低成本600MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，包括如下步骤：
a.冶炼工序：根据低成本600MPa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼，铸造成板坯；
b.热轧工序：将板坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷，控制终轧温度为900-950℃，层流冷却采用稀疏冷却方式，上下表面冷却速率分别为60-70％和90-100％，卷取温度为550-600℃；
c.酸轧工序：将热轧卷酸洗后冷轧得到薄带钢，控制钢带厚度为0.7-2.5mm，压下率为55-79％；
d.热镀锌工序：先将薄带钢以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的速率分段加热至300℃、700℃和760-780℃，然后以1-5℃/s冷却至600-660℃，再以10-25℃/s的速率快冷却至450-470℃，然后进入锌池镀锌。
上述步骤c中，冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，冷轧压下率降低3-5％。
上述步骤d中，加热时采用预氧化-还原技术，加热结束后需均热保温25-90s。
上述步骤d中，快冷结束后，均衡保温进入锌池镀锌10-40s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
上述步骤d中，机组速度为70-160m/min，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，机组速度降低13-17m/min。
本发明的有益效果是：本发明设计的低成本600MPa级热镀锌复相钢板成分中C和Si能固溶于铁素体和奥氏体中提高钢的强度，Mn能在常规连续退火/镀锌作业线的冷却速率能力范围内提高淬透性；Al是强脱氧元素，可保证钢中氧含量尽可能的低，同时还能细化晶粒；Cr在复相钢中一方面起到了固溶强化的作用，另一方面可通过改变钢的相变温度以及改变马氏体的形态和分布，来提高钢的强度和塑性，本发明通过成分与工艺的合理匹配，使钢具有优异的力学性能。
本发明采用的终轧温度使最终变形在奥氏体化温度内，有效可避免混晶而降低产品性能；采用较低的卷曲温度能避免含V第二相在热轧过程中析出，尽量使其在退火过程中析出达到沉淀强化的效果，同时该卷曲温度处于贝氏体转变区，能细化晶粒并降低带状组织；控制冷轧压下率能使带钢的微观组织破碎积攒形变储能，在热处理过程中便于奥氏体化再结晶。
本发明的热镀锌工序中，加热采用了预氧化-还原功能，能够很好的控制析出元素，改变合金元素的内外氧化情况，从而可适当添加Si含量而不会造成镀层表面质量的恶化，同时也是为了使变形的组织再结晶和部分奥氏体化，镀锌退火(两相区)是为了控制铁素体与奥氏体的比例；采用本发明的冷却速率缓冷至600-660℃能将部分奥氏体转变为取向附生铁素体同时实现剩余奥氏体C及合金元素的富集；快冷至450-470℃能使钢带组织快速进入贝氏体转变温区，防止珠光体的生成；均衡保温后镀锌10-40s是便于贝氏体的产生，同时将锌层涂镀到带钢上；镀锌后以≥5℃/s的速率冷却可将残余奥氏体转变为马氏体。
本发明的低成本600MPa级热镀锌复相钢板，通过化学成分的设计与工艺配合，共同作用影响钢材的微观组织从而产生相应的力学性能，本发明的钢板屈服强度为320-380MPa，抗拉强度为610-660MPa，伸长率A80为20.0-29.0％、扩孔率为60.0-75.0％；其显微组织由55-65％的铁素体、15-20％呈岛状分布的马氏体及15-30％的贝氏体构成，本发明制备的钢板成分不使用Mo、Nb、Ni等贵金属元素，工艺控制简单，生产成本低。
附图说明
图1为实施例1的金相组织图。
图2为实施例1的电子扫描图。
具体实施方式
本发明的技术方案，具体可以按照以下方式实施。
低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C 0.06-0.12％，Si 0.10-0.50％，Mn 1.50-1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Als 0.015-0.070％，N≤0.0060％，Cr 0.20-0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。
Si含量过高时，会在加热炉中形成难去除的表面氧化铁皮，增加除磷难度，同时在退火中易向表面富集形成SiO2，导致漏镀等表面缺陷；Mn含量过高时，易在退火过程中向表面富集，形成大量锰化物，从而导致表面镀锌质量下降；AlN最主要的作用是细化晶粒并得到抗时效性，当Als含量不足0.010％时，不能发挥其效果；但添加多量的铝容易形成氧化铝团块；Cr是推迟贝氏体转变最有效的元素，它推迟贝氏体相变的作用要比推迟珠光体相变的作用大得多。因此优选的是，上述低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：C 0.08-0.10％，Si 0.20-0.35％，Mn 1.60-1.75％，Als 0.03-0.06％，P≤0.010％，S≤0.005％，N≤0.003％，Cr 0.35-0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质。
上述低成本600MPa级热镀锌复相钢板的屈服强度为320-380MPa，抗拉强度为610-660MPa，伸长率A80为20.0-29.0％、扩孔率为60.0-75.0％，其显微组织由55-65％的铁素体(平均晶粒尺寸为10.0μm)、15-20％呈岛状分布的马氏体(平均晶粒尺寸为3.5μm)及15-30％的贝氏体构成(平均晶粒尺寸为7.0μm)。
上述低成本600MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，包括如下步骤：
a.冶炼工序：根据低成本600MPa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼，铸造成板坯；
b.热轧工序：将板坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷，控制终轧温度为900-950℃，层流冷却采用稀疏冷却方式，上下表面冷却速率分别为60-70％和90-100％，卷取温度为550-600℃；
c.酸轧工序：将热轧卷酸洗后冷轧得到薄带钢，控制钢带厚度为0.7-2.5mm，压下率为55-79％；
d.热镀锌工序：先将薄带钢以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的速率分段加热至300℃、700℃和760-780℃，然后以1-5℃/s冷却至600-660℃，再以10-25℃/s的速率快冷却至450-470℃，然后进入锌池镀锌。
为了增加适配性，满足不同种生产规格的需要，因此优选的是，上述步骤c中，冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，冷轧压下率降低3-5％；上述步骤d中，机组速度为70-160m/min，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，机组速度降低13-17m/min。
为了控制析出元素，改变合金元素的内外氧化情况，因此优选的是，上述步骤d中，加热时采用预氧化-还原技术，加热结束后需均热保温25-90s。。
为了便于贝氏体的产生，将剩余的残余奥氏体转变为马氏体，因此优选的是，上述步骤d中，快冷结束后，均衡保温进入锌池镀锌10-40s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
下面通过实际的例子对本发明的技术方案和效果做进一步的说明。
实施例
本实施例提供了两组采用本发明方法制备的低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其化学成分如表1所示。
表1冷轧双相钢化学成分(wt.％)
C Si Mn Cr P S N Als
实施例1 0.085 0.25 1.73 0.36 0.010 0.003 0.0024 0.035
实施例2 0.090 0.30 1.68 0.38 0.012 0.001 0.0032 0.043
上述低成本高延伸热镀锌高强度钢板的制备方法，具体工艺如下：
A、冶炼工序：经过冶炼工艺，制备如表1所示化学成分的双相钢板坯。
B、热轧工序：将板坯经过加热、除磷、热轧和层流冷却后获得热轧卷，具体热轧工艺参数如表2所示。
表2冷轧双相钢热轧主要工艺参数
开轧温度/℃ 终轧温度/℃ 卷取温度/℃
实施例1 1063 912 587
实施例2 1082 931 566
C、酸轧工序：将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢，其中实施例1的薄带钢厚度为1.3mm，其冷轧压下率为71.0％；实施例2的厚度为1.6mm，其冷轧压下率为67.0％。
D、热镀锌工序：冷轧薄带钢先分别以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的加热速率分段加热至300℃、700℃和760-780℃；均热保温25-90s后分别以1-5℃/s及10-25℃/s的速率，依次缓慢冷却至600-660℃和快速冷却至450-470℃后，均衡保温一段时间后进入锌池进行镀锌处理，其时间为10-40s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温，具体热镀锌工艺参数如表3和表4所示。
表3热镀锌各工艺段冷速及保温时间控制要求
Figure BDA0003133346780000051
表4热镀锌工序温度要求
镀锌退火温度 缓冷终点温度 快冷终点温度 入锌池温度
实施例1 772℃ 623℃ 458℃ 453℃
实施例2 765℃ 651℃ 462℃ 457℃
图1为实施例1的金相照片，由图可知，本发明制备的钢材显微组织主要由等轴分布平均晶粒尺寸为10.0μm的铁素体(白色，体积分数约为63％)+分布于铁素体晶界的马氏体(黑色，体积分数约为18％)+贝氏体(灰色，体积分数约为19％)构成。
图2是实施例1的电子显微镜图，由图可知，凹陷下去的为铁素体，浮凸且上面无点状物(干净)的为马氏体，浮凸且其上有白点状物的为贝氏体。
采用CN103627953A和CN105950984A的产品为对比例，按照GB/T228-2010《金属材料室温拉伸试验方法》测试上述冷轧双相钢与本发明实施例制备钢的性能，测试结果如表5所示。
表5冷轧双相钢力学性能
屈服强度 抗拉强度 延伸率A<sub>80</sub> 扩孔率(钻孔)
实施例1 338MPa 613MPa 27.5％ 71.5％
实施例2 362MPa 658MPa 23.0％ 64.0％
CN103627953A 412MPa 624MPa 31.0％ -
CN105950984A 598MPa 699MPa 20.0％ -

Claims (10)

1.低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C0.06-0.12％，Si0.10-0.50％，Mn1.50-1.80％，P≤0.020％，S≤0.010％，Als0.015-0.070％，N≤0.0060％，Cr0.20-0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C0.08-0.10％，Si0.20-0.35％，Mn1.60-1.75％，Als0.03-0.06％，P≤0.010％，S≤0.005％，N≤0.003％，Cr0.35-0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其特征在于：所述钢板的显微组织由55-65％的铁素体、15-20％呈岛状分布的马氏体及15-30％的贝氏体构成。
4.根据权利要求3所述的低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其特征在于：所述铁素体的平均晶粒尺寸为10.0μm，马氏体的平均晶粒尺寸为3.5μm，贝氏体的平均晶粒尺寸为7.0μm。
5.根据权利要求1所述的低成本600MPa级热镀锌复相钢板，其特征在于：所述钢板的屈服强度为320-380MPa，抗拉强度为610-660MPa，伸长率A80为20.0-29.0％、扩孔率为60.0-75.0％。
6.如权利要求1-5任一项所述的低成本600MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.冶炼工序：根据低成本600MPa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼，铸造成板坯；
b.热轧工序：将板坯经过加热、除磷、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷，控制终轧温度为900-950℃，层流冷却采用稀疏冷却方式，上下表面冷却速率分别为60-70％和90-100％，卷取温度为550-600℃；
c.酸轧工序：将热轧卷酸洗后冷轧得到薄带钢，控制钢带厚度为0.7-2.5mm，压下率为55-79％；
d.热镀锌工序：先将薄带钢以15-20℃/s、4-10℃/s和0.5-3℃/s的速率分段加热至300℃、700℃和760-780℃，然后以1-5℃/s冷却至600-660℃，再以10-25℃/s的速率快冷却至450-470℃，然后进入锌池镀锌。
7.根据权利要求5所述的低成本600MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于：步骤c中，冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，冷轧压下率降低3-5％。
8.根据权利要求5所述的低成本600MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于：步骤d中，加热时采用预氧化-还原技术，加热结束后需均热保温25-90s。
9.根据权利要求5所述的低成本600MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于：步骤d中，快冷结束后，均衡保温进入锌池镀锌10-40s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。
10.根据权利要求5所述的低成本600MPa级热镀锌复相钢板的制备方法，其特征在于：步骤d中，机组速度为70-160m/min，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，机组速度降低13-17m/min。
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