專利名稱：連續(xù)退火或熱鍍鋅的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種連續(xù)退火或熱鍍鋅的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)汽車(chē)安全、環(huán)保、節(jié)能、減重的要求不斷提高，先進(jìn)高強(qiáng)鋼在汽車(chē)上的應(yīng)用不斷增加。TRIP(相變誘導(dǎo)塑性)鋼，作為先進(jìn)高強(qiáng)鋼的重要一員，以其具有的高強(qiáng)度、 高塑性和高沖擊性等綜合性能，吸引了各大汽車(chē)廠商和鋼鐵企業(yè)的普遍關(guān)注。目前，連續(xù)退火或熱鍍鋅的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的成分體系主要有C-Si-Mn系和C-Al-Mn系。其中，C-Si-Mn系TRIP鋼，由于Si含量較高，熱軋時(shí)會(huì)在鋼材表面形成氧化層，這些氧化層在隨后的酸洗冷軋過(guò)程中難以去除，導(dǎo)致鋼材表面質(zhì)量的降低，難以進(jìn)行熱鍍鋅生產(chǎn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)熱鍍鋅工藝，大多采用(1)預(yù)鍍狗、Ni等金屬；( 進(jìn)行預(yù)氧化處理。這兩種方法首先會(huì)增加產(chǎn)品的成本，其次會(huì)導(dǎo)致工藝控制復(fù)雜，難以穩(wěn)定批量生產(chǎn)。對(duì)于C-Mn-Al系TRIP鋼，該鋼種不添加Si元素，解決了表面鍍鋅的問(wèn)題。但是， 由于Al元素缺乏Si元素那種固溶強(qiáng)化的作用，導(dǎo)致TRIP鋼的強(qiáng)度偏低。為了解決強(qiáng)度的問(wèn)題，人們通過(guò)添加Cu、Ni、Nb、V、Ti等合金元素來(lái)提高鋼板的強(qiáng)度，這種方法固然提高了鋼板的強(qiáng)度，但是增加了鋼板的成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種低成本的連續(xù)退火或熱鍍鋅冷軋冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板及其制備方法。本發(fā)明連續(xù)退火或熱鍍鋅的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)為C :0. 1 % 0. 5 %、Al :0· 2 % 2. 0 %、Mn :0· 5 % 2. 5 %、P :0· 02 % 0. 12 %、S 彡0. 02%、N:彡0.01%，余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所述冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的化學(xué)成分中還含有Cu :0. 1.0%、 Ni 0. 1. 0%、Nb 0. 005% 0. 5%, V :0. 005% 0. 5%, Ti :0. 005% 0. 5%, Cr 0. 005 % 2 %、Mo :0. 005 % 1 %、B :0. 0002 % 0. 1 %、Mg :0. 0005 % 0. 01 %、REM 0. 0005%— 0. 01%, Ca :0. 0005%— 0. 01 %中的一種或兩種以上。本發(fā)明所述冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的顯微組織中鐵素體以面積率計(jì)為10% 80%，殘余奧氏體以體積率計(jì)為3% 20%，馬氏體以面積率計(jì)為I0Z0 20%，剩余部分為貝氏體。本發(fā)明鋼板采用A1+P的成分體系設(shè)計(jì)，通過(guò)A1+P的作用得到穩(wěn)定的殘余奧氏體， 通過(guò)添加低成本的元素P結(jié)合Mn元素的添加來(lái)起到固溶強(qiáng)化的作用，結(jié)合強(qiáng)度級(jí)別的不同，選擇添加少量的Nb、V、Ti、Cu、Ni等合金元素來(lái)起到析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用，最終得到具有良好的強(qiáng)度、塑性、成形性能、焊接性能、涂鍍性能的鋼板。下面對(duì)本發(fā)明化學(xué)成分的限定進(jìn)行說(shuō)明
必選元素C:用于鋼的強(qiáng)化以及提高殘余奧氏體穩(wěn)定性的重要元素，是生產(chǎn)TRIP鋼不可或缺的元素。為了得到高強(qiáng)度的TRIP鋼，C含量在0.1%以上是必要的。同時(shí)，如果C含量過(guò)多，容易導(dǎo)致成形性能和焊接性能下降，因此0. 5%是其上限。Al 是能夠有效地抑制殘余奧氏體分解、碳化物生成的元素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，添加Al在0. 2 %以上是必要的。但是當(dāng)Al含量高于2 %時(shí)，將導(dǎo)致連鑄澆鑄困難。Mn 是對(duì)提高TRIP鋼的強(qiáng)度和保持奧氏體穩(wěn)定性有利的元素。在低于0. 5%時(shí)， 強(qiáng)度不能夠滿足要求。在超過(guò)2. 5%時(shí)，將導(dǎo)致加工性能的惡化，因此上限為2. 5%，下限為 0. 5%。P 是對(duì)提高TRIP鋼的強(qiáng)度和保持奧氏體穩(wěn)定性有利的元素。在低于0. 02%時(shí)， 強(qiáng)度不能夠滿足要求。在超過(guò)0. 12%時(shí)，將導(dǎo)致P元素在晶界上的偏析進(jìn)而惡化其加工性能，因此上限為0. 12%，下限為0. 02%。S 以Mn等硫化物系夾雜物形式殘留，因此是有害元素。特別是鋼板的強(qiáng)度越高， 影響越大，在制備高強(qiáng)度TRIP鋼時(shí)，其含量必須控制在0. 02%以下。N 超過(guò)0. 01%時(shí)，將導(dǎo)致鋼板的時(shí)效性和加工性能變差，因此其上限為0. 01%。除以上成分外，作為選擇成分，可以添加下列元素中的一種或兩種以上。Cu:主要作用是通過(guò)析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化來(lái)提高鋼板的強(qiáng)度，當(dāng)含量低于0. 時(shí)，效果不大；當(dāng)含量大于1.0%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼板的加工性能惡化。因此其上限為1.0%，下限為0. 1%。Ni 主要作用是改善Cu添加導(dǎo)致的塑性惡化。其范圍在0. 1 1. 0%之間。Nb 主要作用是細(xì)化晶粒和析出強(qiáng)化的作用，同時(shí)改善焊接性能。過(guò)低起不到強(qiáng)化作用，過(guò)高導(dǎo)致鋼板的加工性能變差。因此確定為在0. 005 0. 5%范圍內(nèi)。V 主要起到析出強(qiáng)化和改善焊接性能的作用。過(guò)低起不到強(qiáng)化作用，過(guò)高導(dǎo)致鋼板的加工性能變差。因此確定為在0. 005 0. 5%范圍內(nèi)。Ti 主要作用是細(xì)化晶粒和析出強(qiáng)化的作用，同時(shí)改善焊接性能。過(guò)低起不到強(qiáng)化作用，過(guò)高導(dǎo)致鋼板的加工性能變差。因此確定為在0. 005 0. 5%范圍內(nèi)。Cr 可以作為一種強(qiáng)化元素，低于0. 005%時(shí)沒(méi)有效果，當(dāng)高于2%時(shí)導(dǎo)致塑性變差。因此確定區(qū)間范圍為0. 005 2%。Mo 有利于提高強(qiáng)度和淬透性，有利于形成貝氏體組織。低于0.005%時(shí)效果不明顯，當(dāng)高于時(shí)，效果飽和，同時(shí)導(dǎo)致成本上升。B 可以提高鋼的淬透性和焊接性能。為了發(fā)揮其效果，0. 0002%以上的添加是必要的。另一方面，過(guò)剩添加將導(dǎo)致母材的加工性能降低，引起鋼的脆化和熱加工性能降低， 因此上限為0. 1%。Mg 通過(guò)添加Mg，與氧結(jié)合形成MgO或其它含有MgO的復(fù)合氧化物，這些氧化物細(xì)小彌散分布在鋼板中，有利于提高鋼板的成形性能。低于0.0005%，效果不明顯；高于 0.01%，則效果飽和，并且導(dǎo)致鋼中純凈度惡化，降低鋼板的成形性能。因此Mg的添加區(qū)間為 0. 0005 0. 01%。REM 通常認(rèn)為，REM的添加可以形成細(xì)小彌散分布的氧化物，有利于提高鋼板的成形性能。REM含量過(guò)低起不到效果，過(guò)高則導(dǎo)致鋼板成形性能下降，因此REM添加區(qū)間為0. 0005 0. 01%。Ca 通過(guò)使硫化物球化來(lái)提高鋼板的成形性能。低于0. 0005%時(shí)效果不明顯，當(dāng)高于0. 01%時(shí)導(dǎo)致夾雜物增加，使鋼板成形性能惡化。本發(fā)明連續(xù)退火或熱鍍鋅的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的制備方法包括(1)冶煉、 連鑄工序，(2)軋制工序(包括熱軋和冷軋)，(3)連續(xù)退火工序，或(4)熱鍍鋅工序。(1)冶煉、連鑄工序冶煉、連鑄工序采用通常的方法生產(chǎn)出滿足成分要求的鋼水，經(jīng)連鑄機(jī)得到連鑄坯。(2)軋制工序連鑄坯加熱溫度為1100 1250°C，保溫時(shí)間為1 4h，開(kāi)軋溫度為1100°C，終軋溫度為750 900°C，卷取溫度< 700°C，熱軋板厚度為2 4mm ；冷軋累積壓下率為40% 80%。(3)連續(xù)退火工序退火溫度為700 Ac3+50°C，退火溫度對(duì)于得到本發(fā)明高強(qiáng)度鋼板尤為重要，當(dāng)溫度低于700°C時(shí)，不能進(jìn)行充分的再結(jié)晶，難以得到具有良好性能的鋼板。當(dāng)溫度超過(guò) Ac3+50°C時(shí)，奧氏體晶粒粗大化，難以得到所要的組織。保溫時(shí)間為30 360s，保溫時(shí)間過(guò)短將導(dǎo)致滲碳體無(wú)法溶解，過(guò)長(zhǎng)將導(dǎo)致晶粒粗大。冷卻速率為10 150°C /s，當(dāng)冷卻速率低于10°C /s時(shí)，鋼板中會(huì)出現(xiàn)珠光體，降低鋼板的性能。當(dāng)冷卻速率大于150°C /s時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼板板形不好，生產(chǎn)成本上升，并且速率太快，導(dǎo)致無(wú)法形成鐵素體組織。時(shí)效溫度為250 600°C，如果低于250°C，將形成大量的馬氏體，無(wú)法得到本發(fā)明的鋼板。如果高于600°C，將導(dǎo)致形成珠光體，降低鋼板的強(qiáng)度和延伸率。時(shí)效時(shí)間為30 1200s，如果低于0. 5分鐘，無(wú)法形成貝氏體+殘余奧氏體組織。 如果時(shí)間超過(guò)20分鐘，則反應(yīng)已經(jīng)完成，不會(huì)起到提高鋼板性能的效果。再以5 100°C /s的冷卻速率冷卻至室溫即可得到連續(xù)退火的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板。(4)熱鍍鋅工序(如果冷軋后的鋼板不走連續(xù)退火，則直接進(jìn)行熱鍍鋅)退火溫度為700 Ac3+50°C，退火溫度對(duì)于得到本發(fā)明高強(qiáng)度鋼板尤為重要，當(dāng)溫度低于700°C時(shí)，不能進(jìn)行充分的再結(jié)晶，難以得到具有良好性能的鋼板。當(dāng)溫度超過(guò) Ac3+50°C時(shí)，奧氏體晶粒粗大化，難以得到所要的組織。保溫時(shí)間為30 360s，保溫時(shí)間過(guò)短將導(dǎo)致滲碳體無(wú)法溶解，過(guò)長(zhǎng)將導(dǎo)致晶粒粗大。冷卻速率為10 150°C /s，當(dāng)冷卻速率低于10°C /s時(shí)，鋼板中會(huì)出現(xiàn)珠光體，降低鋼板的性能。當(dāng)冷卻速率大于150°C /s時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼板板形不好，生產(chǎn)成本上升，并且速率太快，導(dǎo)致無(wú)法形成鐵素體組織。將鋼帶冷卻到400 500°C溫度范圍，進(jìn)行保溫，時(shí)間為10 300s，當(dāng)板帶溫度低于450°C時(shí)，在進(jìn)鋅鍋前要將板帶加熱到450°C以上，然后進(jìn)入鋅鍋，鋅鍋溫度為450 500°C，浸漬時(shí)間為1 10s，鋼板鍍鋅后再以7 30°C /s的冷卻速率冷卻至室溫即可得到熱鍍鋅的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板。冷卻速率過(guò)低會(huì)影響鋼板質(zhì)量，過(guò)高會(huì)降低鋼板鋅層質(zhì)量。板帶根據(jù)需要可以進(jìn)行合金化處理，也可以不進(jìn)行合金化處理，不會(huì)影響鋼板的性能。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明突破傳統(tǒng)含Al-TRIP合金元素設(shè)計(jì)理念，將P作為一種有益的強(qiáng)化元素，通過(guò)對(duì)P元素含量的優(yōu)選和工藝制度的優(yōu)選，提出了一種低成本可鍍鋅的高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板及其制備方法。本發(fā)明的TRIP鋼具有很好的強(qiáng)度、塑性、 成形性能、焊接性能和可鍍鋅性能，適于工業(yè)上規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。以下列舉實(shí)施例更具體說(shuō)明本發(fā)明。但是本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，也可以在符合所述的宗旨范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖兌鴮?shí)施，這均包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍。表1為本發(fā)明實(shí)施例鋼的化學(xué)成分(余量為鐵及不可避免的雜質(zhì))。在得到連鑄坯后，實(shí)施熱軋。以1250°C加熱2小時(shí)后進(jìn)行熱軋，終軋溫度為880°C，卷取溫度為650°C， 再空冷到室溫，熱軋板板厚為3. 5mm。再進(jìn)行冷軋，冷軋板厚度為1. 5mm。最后，對(duì)冷軋后的鋼板進(jìn)行連續(xù)退火或者熱鍍鋅。表2為本發(fā)明實(shí)施例鋼板的連續(xù)退火工藝參數(shù)，退火后鋼板的性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。表4為本發(fā)明實(shí)施例鋼板的熱鍍鋅工藝參數(shù)，熱鍍鋅后鋼板的性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)退火或熱鍍鋅的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板，其特征在于鋼板的化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)為:C :0. 0. 5%、Al 0. 2%~ 2. 0%, Mn 0. 5%~ 2. 5%, P :0. 02% 0. 12%,S ^ 0. 02%,N ^ 0.01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板，其特征在于其化學(xué)成分中還含有 Cu :0. 1 % 1. 0 %、Ni :0. 1 % 1. 0 %、Nb :0. 005 % 0. 5 %、V :0. 005 % 0. 5 %、 Ti 0. 005 % 0. 5 %、Cr :0. 005 % 2 %、Mo :0. 005 % 1 %、B :0. 0002 % 0. 1 %、Mg 0. 0005% 0. 01%,REM :0. 0005% 0. 01%,Ca :0. 0005% 0. 01 %中的一種或兩種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板，其特征在于該鋼板的顯微組織中鐵素體以面積率計(jì)為10% 80%，殘余奧氏體以體積率計(jì)為3% 20%，馬氏體以面積率計(jì)為 20%，剩余部分為貝氏體。
4.一種權(quán)利要求1、2或3所述連續(xù)退火的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的制備方法，包括冶煉、連鑄、熱軋、冷軋和連續(xù)退火，其特征在于熱軋加熱溫度為1100 1250°C，保溫時(shí)間為 1 4h，開(kāi)軋溫度為1100°C，終軋溫度750 900°C，卷取溫度< 700°C，熱軋板厚度為2 4mm ；冷軋累積壓下量40% 80% ；所述連續(xù)退火的退火溫度為700 Ac3+50°C，保溫時(shí)間為30 360s，冷卻速率為10 150°C /s,時(shí)效溫度為250 600°C，時(shí)效時(shí)間為30 1200s，再以5 100°C /s的冷卻速率冷卻至室溫即可。
5.一種權(quán)利要求1、2或3所述熱鍍鋅的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的制備方法，包括冶煉、 連鑄、熱軋、冷軋和連續(xù)退火，其特征在于熱軋加熱溫度為1100 1250°C，保溫時(shí)間為1 4h，開(kāi)軋溫度為1100°C，終軋溫度750 900°C，卷取溫度< 700°C，熱軋板厚度為2 4mm ； 冷軋累積壓下量40% 80% ；所述熱鍍鋅的退火溫度為700 Ac3+50°C，保溫時(shí)間為30 360s，冷卻速率為10 150°C /s，冷卻到400 500°C進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間10 300s，然后進(jìn)入鋅鍋，板帶進(jìn)入鋅鍋前的溫度低于450°C時(shí)，則需加熱到450°C以上，鋅鍋溫度為450 500°C，浸漬時(shí)間為1 10s，最后以7 30°C /s的冷卻速率冷卻至室溫即可。
全文摘要
本發(fā)明提供一種連續(xù)退火或熱鍍鋅的冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板及其制備方法，其成分C 0.1％～0.5％、Al 0.2％～2.0％、Mn 0.5％～2.5％、P0.02％～0.12％、S≤0.02％、N≤0.01％，余為Fe。其方法包括冶煉、軋制和連續(xù)退火或熱鍍鋅，熱軋加熱溫度1100～1250℃，保溫1～4h，開(kāi)軋溫度1100℃，終軋溫度750～900℃，卷取溫度＜700℃；冷軋累積壓下量40％～80％；連退溫度700～Ac3+50℃，保溫30～360s，冷速10～150℃/s，時(shí)效溫度250～600℃，時(shí)效時(shí)間30～1200s，以5～100℃/s速率冷卻至室溫；熱鍍鋅退火溫度700～Ac3+50℃，保溫30～360s，冷卻速率10～150℃/s，冷卻到400～500℃，保溫10～300s后進(jìn)入鋅鍋，鋅鍋溫度450～500℃，浸漬1～10s。冷卻到鋅液溫度鍍鋅，浸漬溫度450～500℃，浸漬時(shí)間1～10s。本發(fā)明鋼板具有良好的強(qiáng)度、塑性、成形性能、焊接性能和可鍍鋅性能，且適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C38/14GK102409222SQ201010291498
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者劉仁東, 孫建倫, 徐鑫, 時(shí)曉光, 林利, 王旭, 王科強(qiáng), 郭金宇, 韓斌 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司