一種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及制造方法,其化學(xué)成分重量百分比分別為:C0.06%~0.095%、Si0.3%~0.6%、Mn1.4%~1.8%、0<P≤0.02%、0<S≤0.01%、Al0.02%~0.05%、Cr0.35~0.55%、Nb0.02~0.04%、0<N≤0.005%,其余為Fe。通過加入Nb元素及控制熱軋精軋溫度和卷曲溫度,細(xì)化奧氏體晶粒,使奧氏體彌散地分布在鐵素體基體中;限制碳含量,在連續(xù)熱鍍鋅退火爐內(nèi)采用高溫退火,增加退火后奧氏體數(shù)量,在淬火后得到低碳馬氏體中組織,降低馬氏體的硬度,降低了馬氏體和鐵素體兩相硬度差。
【專利說明】一種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車用冷軋高強(qiáng)度薄板【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種具有翻邊特性冷軋熱 鍍鋅雙相鋼板及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來,隨著人們對(duì)轎車沖撞安全性和耐蝕性要求的不斷提高,汽車用鋼板向高 強(qiáng)度和全鍍層方向發(fā)展,促使了高強(qiáng)IF鋼,烘烤硬化鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼和雙相鋼等熱鍍 鋅高強(qiáng)鋼在汽車車體上的應(yīng)用。同時(shí),為降低溫室效應(yīng),保護(hù)地球環(huán)境,強(qiáng)化對(duì)C0 2排放量 的限制,有助于低燃料消耗的汽車車體輕量化成為現(xiàn)代汽車工業(yè)的一個(gè)重要研究課題。
[0003] 由于冷軋熱鍍鋅雙相鋼具有屈強(qiáng)比低,初始加工硬化率高,良好的強(qiáng)度和延性匹 配、較好的烘烤硬化性能以及較高的碰撞能量吸收能力等特點(diǎn),滿足了汽車車體輕量化、沖 撞安全性和耐銹蝕性等要求,正在被廣泛地應(yīng)用。熱鍍鋅雙相鋼的成形零件也由簡(jiǎn)單成形 逐漸開始向復(fù)雜成形轉(zhuǎn)變,這就要求熱鍍鋅雙相鋼具有較高的成形性。從目前熱鍍鋅雙相 鋼成形特點(diǎn)來看,主要包括拉延成形和翻邊成形。從目前各個(gè)汽車加工配套廠和主機(jī)廠反 映來看,對(duì)于某些具有較大翻邊特性的零件,出現(xiàn)翻邊開裂的現(xiàn)象比較普遍,已經(jīng)成為目前 行業(yè)難題。對(duì)于普通熱鍍鋅雙相鋼來說,基體內(nèi)相結(jié)構(gòu)主要是由馬氏體(硬相)和鐵素體 (軟相)組成,兩相的硬度差異較大,擴(kuò)孔率較差,引起翻邊性能較差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的是提供一種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相 鋼板及制造方法,能在連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線上生產(chǎn)屈服強(qiáng)度大于340MPa,抗拉強(qiáng)度為590? 750MPa,斷裂延伸率大于21 %,擴(kuò)孔率大于40 %的具有良好翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼 板。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006] -種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板,其化學(xué)成分重量百分比分別為: C0. 06%?0· 095%、Si0. 3%?0· 6%、Μη1· 4%?1. 8%、0 < P 彡 0· 02%、0 < S 彡 0· 01%、 Α10. 02%?0· 05%、CrO. 35 ?0· 55%、NbO. 02 ?0· 04%、0 < Ν 彡 0· 005%,其余為 Fe 和 不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 成分按質(zhì)量百分比進(jìn)一步含有:C0. 065 %?0· 085 %、SiO. 4 %?0· 55 %、 MnL 55 % ?L 65 %、< P 彡 0· 018 %、0 < S 彡 0· 01 %、A10. 03 % ?0· 05 %、CrO. 35 ? 0. 55%、NbO. 03?0. 04%、0 < N < 0. 005%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0008] -種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板的制造方法,包括以下步驟:爐冶煉、爐外 精煉、連鑄、熱連軋、冷酸連軋、退火、熱浸鍍,熱連軋時(shí),將板坯加熱到1200?1300°C,保溫 120-180min,精軋開軋溫度為1000?1KKTC,終軋溫度為890?950°C,卷取溫度560? 650。。;
[0009] 熱軋卷板經(jīng)酸洗后冷軋成冷軋薄板,冷軋壓下率為60?80%,冷軋卷板厚度為 0· 8 ?2. 5mm ;
[0010] 在連續(xù)熱鍍鋅線退火時(shí),加熱段末段鋼帶的溫度為780°C?840°C,保溫段溫度為 780?840°C,保溫時(shí)間為30?90s,在熱鍍鋅退火爐加熱段進(jìn)行預(yù)氧化處理,預(yù)氧化的方 法是向退火爐內(nèi)吹入氮?dú)夂涂諝饣旌蠚?,使退火爐內(nèi)露點(diǎn)達(dá)到-15?-20°C,增加了爐內(nèi)氧 的分壓,實(shí)現(xiàn)Si、Μη元素的內(nèi)氧化,抑制Si、Μη元素偏析到帶鋼表面形成氧化物薄膜,降低 帶鋼的鍍鋅性能;退火后采用爐內(nèi)冷卻,將鋼板從均熱溫度冷卻到460-520°C,冷卻速率為 16 ?6(TC /s ;
[0011] 熱浸鍍時(shí),鋅池溫度為450?470°C,鍍鋅時(shí)間為2?5s,鍍鋅結(jié)束后,對(duì)熱鍍鋅產(chǎn) 品,經(jīng)過鍍后冷卻到260?300°C,冷卻速率為9?25°C /s,然后水冷至40°C以下;對(duì)于熱 鍍鋅合金化產(chǎn)品,帶鋼經(jīng)過感應(yīng)加熱爐,加熱到400-500°C,加熱時(shí)間為5-20秒,使鋅層由 純鋅層轉(zhuǎn)變成鋅鐵合金層,然后進(jìn)行爐外冷卻,冷卻到260?300°C,冷卻速率為9?25°C / s,然后水冷至40°C以下。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
[0013] 通過加入Nb元素,同時(shí)通過控制熱軋精軋溫度和卷曲溫度,細(xì)化奧氏體晶粒,并 且使奧氏體彌散地分布在鐵素體基體中;在連續(xù)熱鍍鋅線經(jīng)過退火和冷卻得到細(xì)小彌散地 分布在鐵素體基體上的馬氏體組織,避免了馬氏體帶形成,如圖3所示。
[0014] 通過限制碳含量在0.6%?0.95%之間,并在連續(xù)熱鍍鋅退火爐內(nèi)采用高溫退 火,來增加退火后奧氏體數(shù)量,降低奧氏體中碳含量,從而降低淬火后馬氏體相的硬度,達(dá) 到降低了馬氏體和鐵素體兩相硬度差的目的,另一方面Nb元素可進(jìn)一步提高鐵素體基體 強(qiáng)度,也起到降低馬氏體和鐵素體兩相硬度差的目的,改善雙相鋼的擴(kuò)孔率。
[0015] 最終得到屈服強(qiáng)度大于340MPa,抗拉強(qiáng)度大于590-750Mpa,斷裂延伸率大于 21 %,擴(kuò)孔率大于40 % (GB/T15825. 4-2008),具有較好的翻邊成形性能熱鍍鋅雙相鋼。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為連續(xù)退火鍍鋅工藝示意圖。
[0017] 圖2為熱軋板的顯微組織金相圖。
[0018] 圖3為冷軋熱鍍鋅鋼板的金相圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述,但是應(yīng)該指出本發(fā)明的實(shí)施不限 于以下的實(shí)施方式。
[0020] 見圖1-圖3, 一種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板,其化學(xué)成分重量百分 比分別為:C0. 06% ?0· 095%、SiO. 3% ?0· 6%、Mnl. 4% ?1. 8%、0 < P 彡 0· 02%、0 < S<0. 01%、Α10· 02% ?0· 05%、Cr0. 35?0· 55%、NbO. 02?0· 04%、0 <Ν<0· 005%, 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0021] 優(yōu)選的,成分按質(zhì)量百分比含有:
[0022] C0. 065%?0· 085%、SiO. 4%?0· 55%、Mnl. 55%?1. 65%、< P 彡 0· 018%、0 < SS 0· 01%、Α10· 03% ?0· 05%、Cr0. 35 ?0· 55%、NbO. 03 ?0· 04%、0 < 0· 005%, 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0023] 本發(fā)明鋼種成分控制原理如下:
[0024] C:是最有效的強(qiáng)化元素,是形成馬氏體的主要元素,直接影響臨界區(qū)處理后雙相 鋼中馬氏體體積分?jǐn)?shù)和馬氏體中的碳含量,并決定了雙相鋼的硬度和馬氏體的精細(xì)結(jié)構(gòu)。 含碳量過高,能夠增加馬氏體數(shù)量和馬氏體硬度,增加馬氏體與鐵素體基體的硬度差,增加 鍍鋅鋼板翻邊成形開裂的風(fēng)險(xiǎn),為了實(shí)現(xiàn)降低馬氏體硬度但又能滿足其強(qiáng)度要求必要的含 碳量,本發(fā)明中碳含量控制在〇. 06 %?0. 095%。
[0025] Si :是強(qiáng)化鐵素體的元素,促使碳向奧氏體偏聚,對(duì)鐵素體中固溶碳有清除和凈化 作用,Si能夠提高體內(nèi)位錯(cuò)密度,有助于提高雙相鋼的均勻延性。但Si含量過高會(huì)降低帶 鋼的鍍鋅性能,本發(fā)明Si控制在的0. 3%?0. 6%。
[0026] Μη:屬于擴(kuò)大奧氏體相區(qū),穩(wěn)定奧氏體的元素,可以有效提高奧氏體島的淬透性, 因而可以降低臨界區(qū)加熱后獲得雙相鋼組織和性能所必須的冷卻速率,并起到固溶強(qiáng)化和 細(xì)化鐵素體晶粒的作用,可顯著推遲珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變。但是高錳含量容易引起滲 碳體、珠光體、貝氏體為主的帶狀組織,同時(shí)影響基板的可鍍性和焊接性。本發(fā)明Μη含量控 制在1.4%?1.8%。
[0027] Cr :中強(qiáng)碳化物形成元素,顯著提高鋼的淬透性,能強(qiáng)烈推遲珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏 體轉(zhuǎn)變,增大奧氏體的過冷能力,從而細(xì)化組織,起到強(qiáng)化效果。本發(fā)明Cr的含量控制在 0. 35%?0. 55%。
[0028] A1 :A1在雙相鋼中所起的作用與Si相似,同時(shí)A1還可以形成A1N析出,起到一定 的細(xì)化晶粒作用。A1是主要的脫氧劑,不宜過低,但過多簇狀氧化鋁內(nèi)夾雜物增多,使鋼的 延展性變差,又會(huì)影響煉鋼和連鑄生產(chǎn),本發(fā)明中A1含量控制在0. 02%?0. 05%。
[0029] Nb :在熱軋過程中析出碳化合物,推遲奧氏體再結(jié)晶,抑制晶粒長(zhǎng)大,從而達(dá)到細(xì) 化晶粒的作用,使冷軋熱鍍鋅雙相鋼奧氏體晶粒細(xì)小和均勻。在熱鍍鋅退火過程中使細(xì)小 的奧氏體含碳量增加,增加淬透性。在同時(shí)增加強(qiáng)度的情況下,屈服強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度增加的 幅度更大,能夠縮小兩相(鐵素體和馬氏體)的硬度差,從而改善鍍鋅后帶鋼的擴(kuò)孔率和折 彎性能。
[0030] N:是劣化鋼的耐常溫時(shí)效性元素,盡量減少其含量,本發(fā)明中N含量控制在 0. 005% 以下。
[0031] P,s:為鋼中的有害元素。P易在晶界上偏聚引起脆化,使耐沖擊性變差,并對(duì)焊接 不利。S在鋼中易形成MnS等夾雜物,熱引起熱脆,并且S對(duì)焊接性影響較大。本發(fā)明中P, S含量分別控制在0. 018%和0. 012%以下。
[0032] -種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板制造方法,首先上述成分轉(zhuǎn)爐冶煉,爐外 精煉后澆鑄成170?230mm厚的板坯,再進(jìn)行熱連軋、冷酸連軋;在連續(xù)鍍鋅線上退火鍍 鋅,從均熱溫度冷卻到460-520°C進(jìn)行熱浸鍍,完成浸鍍后,對(duì)熱鍍鋅產(chǎn)品,經(jīng)過鍍后冷卻到 260?300°C,冷卻速率為9?25°C /s,然后水冷至40°C以下;對(duì)于熱鍍鋅合金化產(chǎn)品,鍍 鋅結(jié)束后,帶鋼經(jīng)過感應(yīng)加熱爐,加熱到400-500°C,保溫時(shí)間5-20秒,使鋅層由純鋅層轉(zhuǎn) 變成鋅鐵合金層,然后進(jìn)行爐外冷卻,冷卻到260?300°C,冷卻速率為9?25°C /s,然后水 冷至40°C以下。
[0033] 熱連軋時(shí),將板坯加熱到1200?1300°C,保溫120-180min,精軋開軋溫度為 1000?1KKTC,終軋溫度為890?950°C,卷取溫度550?650°C,得到顯微組織為鐵素體 和珠光體的熱乳卷板。熱乳卷板厚度為2. 0?6. 5mm。
[0034] 熱乳卷板經(jīng)酸洗后冷乳成冷乳薄板,冷乳壓下率為60?80%,冷乳卷板厚度為 0· 8 ?2. 5mm〇
[0035] 在連續(xù)鍍鋅線上退火時(shí),加熱段末段鋼帶的溫度為780?840°C,保溫段溫度為 780?840°C,均熱時(shí)間為30?90s,爐內(nèi)保護(hù)氣體露點(diǎn)溫度為-15?-20°C。
[0036] 退火后采用爐內(nèi)冷卻,將鋼板從均熱溫度冷卻到460_520°C,冷卻速率為16? 60°C /s,鍍鋅時(shí)鋅池溫度為450?470°C,鍍鋅時(shí)間為2?5s,鍍鋅結(jié)束后,對(duì)于熱鍍鋅產(chǎn) 品,進(jìn)行爐外冷卻,冷卻到260?300°C,冷卻速率為9?25°C /s,然后水冷至40°C以下。 對(duì)于熱鍍鋅合金化產(chǎn)品,鍍鋅結(jié)束后,帶鋼經(jīng)過感應(yīng)加熱爐,加熱到400-500°C,保溫時(shí)間 5-20秒,使鋅層由純鋅層轉(zhuǎn)變成鋅鐵合金層,然后進(jìn)行爐外冷卻,冷卻到260?300°C,冷卻 速率為9?25°C /s,然后水冷至40°C以下。
[0037] 本發(fā)明選擇上述各特征中工藝參數(shù)的原因如下:
[0038] 將厚度為170?230mm的板坯加熱,均熱溫度控制在1200?1300°C之間,均熱時(shí) 間為120-180min,是為了防止溫度過高導(dǎo)致板坯的過燒和過熱,并使板坯的組織和成分均 勻化。
[0039] 精軋開軋溫度控制在1000?1KKTC之間,是為了精軋的前幾個(gè)機(jī)架實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶 區(qū)軋制,降低前幾個(gè)機(jī)架大壓下量下的軋制負(fù)荷。
[0040] 終軋溫度控制在890?950°C之間,是為了獲得細(xì)小的熱軋組織,尤其是細(xì)化奧氏 體晶粒。同時(shí)Ar3以上的高溫終軋有利于組織均勻性,防止出現(xiàn)嚴(yán)重的帶狀組織。
[0041] 卷取溫度控制在550?650°C之間,會(huì)析出細(xì)小的顆粒,這些顆粒通過釘軋作用, 能夠有效細(xì)化微觀組織,這為以后得到均勻分布的馬氏體組織提供準(zhǔn)備。
[0042] 熱軋卷板后酸洗后冷軋壓下率控制在60?80%之間,是為充分發(fā)揮冷軋機(jī)軋制 能力。冷軋壓下率低于60 %,冷軋效率低,冷軋壓下率高于80 %,加工硬化加強(qiáng),冷軋變形 抗力增加,易造成冷軋機(jī)組負(fù)荷超限。另外,此壓下率下鋼組織中的珠光體團(tuán)間距減小和珠 光體被破碎得較充分,為鍍鋅退火過程中的晶粒細(xì)化提供條件。
[0043] 連續(xù)熱鍍鋅退火線加熱段帶鋼溫度為780_840°C,可以得到約為30%的奧氏體組 織,如果溫度設(shè)置的過高,會(huì)進(jìn)一步增加奧氏體的數(shù)量,會(huì)引起奧氏體內(nèi)碳含量過低,降低 奧氏體的淬透性,從而降低該鋼的強(qiáng)度,如果溫度設(shè)置低,雖然能夠使奧氏體獲得足夠的含 碳量,但會(huì)增加基體內(nèi)鐵素體含量,會(huì)降低該鋼種的屈服強(qiáng)度,增加了該鋼種馬氏體和鐵素 體硬度差異,從而降低它的擴(kuò)孔性。
[0044] 爐內(nèi)加熱段保護(hù)氣體露點(diǎn)控制在-15?-20°C之間,是因?yàn)榧訜岫温饵c(diǎn)控制 在-15?-20°C是為了實(shí)現(xiàn)Si,Mn等元素的內(nèi)氧化,避免其擴(kuò)散到帶鋼表面形成氧化物,降 低帶鋼的可鍍性。
[0045] 退火后采用爐內(nèi)冷卻,將鋼板從均熱溫度冷卻到460_520°C,冷卻速率為16? 60°C/s,一方面因?yàn)殄冧\做準(zhǔn)備,另一方面從均熱溫度冷卻到該溫度下,在冷卻過程中,部 分鐵素體從含碳量較低奧氏體中析出,同時(shí)碳向其余奧氏體中擴(kuò)散,最終大約有20%左右 的奧氏體存在。
[0046] 鍍鋅時(shí)鋅池溫度為450?470°C,鍍鋅時(shí)間為2?5s,鍍鋅溫度過高會(huì)使鐵元素?cái)U(kuò) 散到鋅層中,不利于鋅層控制,對(duì)于熱鍍鋅產(chǎn)品,使帶鋼產(chǎn)生輕微合金化缺陷,影響帶鋼表 面美觀度。
[0047] 帶鋼經(jīng)鍍后冷卻,溫度控制260?300°C,冷卻速率為9?23°C /s,在這部分主要 發(fā)生奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變,大概馬氏體10% -15%的馬氏體組織。
[0048] 然后水冷至40°C以下,主要是保證帶鋼在隨后的光整工藝表面質(zhì)量。
[0049] 實(shí)施例鋼板的成分見表1,熱軋工藝參數(shù)見表2,退火鍍鋅工藝參數(shù)和鍍鋅后鋼板 的力學(xué)性能見表3,連續(xù)退火鍍鋅工藝見圖1,熱軋板顯微組織見圖2,冷軋熱鍍鋅鋼板的顯 微組織見圖3。
[0050] 表1實(shí)施例鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))%
[0051]
【權(quán)利要求】
1. 一種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板,其特征在于,其化學(xué)成分重量百分比 分別為:C0. 06 % ?0· 095 %、SiO. 3 % ?0· 6 %、Mnl. 4% ?1·8%、0<Ρ<0·02%、0 < S<0. 01%、Α10· 02% ?0· 05%、Cr0. 35 ?0· 55%、NbO. 02 ?0· 04%、0 <Ν< 0· 005%, 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板,其特征在于,成分 按質(zhì)量百分比進(jìn)一步含有:〇).065%?0.085%、3丨0.4%?0.55%、]\1111.55%?1.65%、 <P< 0· 018%、0 < S<0. 01%、Α10· 03% ?0· 05%、Cr0. 35?0· 55%、NbO. 03?0· 04%、 0 < N < 0. 005%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有翻邊特性冷軋熱鍍鋅雙相鋼板的制造方法,包 括以下步驟:爐冶煉、爐外精煉、連鑄、熱連軋、冷酸連軋、退火、熱浸鍍,其特征在于,熱連軋 時(shí),將板坯加熱到1200?1300°C,保溫120-180min,精軋開軋溫度為1000?1KKTC,終軋 溫度為890?950°C,卷取溫度560?650°C ; 熱乳卷板經(jīng)酸洗后冷乳成冷乳薄板,冷乳壓下率為60?80%,冷乳卷板厚度為0. 8? 2. 5mm ; 在連續(xù)熱鍍鋅線退火時(shí),加熱段末段鋼帶的溫度為780°C?840°C,保溫段溫度為 780?840°C,保溫時(shí)間為30?90s,在熱鍍鋅退火爐加熱段進(jìn)行預(yù)氧化處理,預(yù)氧化的方 法是向退火爐內(nèi)吹入氮?dú)夂涂諝饣旌蠚猓雇嘶馉t內(nèi)露點(diǎn)達(dá)到-15?-20°C,增加了爐內(nèi)氧 的分壓,實(shí)現(xiàn)Si、Μη元素的內(nèi)氧化,抑制Si、Μη元素偏析到帶鋼表面形成氧化物薄膜,降低 帶鋼的鍍鋅性能;退火后采用爐內(nèi)冷卻,將鋼板從均熱溫度冷卻到460-520°C,冷卻速率為 16 ?6(TC /s ; 熱浸鍍時(shí),鋅池溫度為450?470°C,鍍鋅時(shí)間為2?5s,鍍鋅結(jié)束后,對(duì)熱鍍鋅產(chǎn)品, 經(jīng)過鍍后冷卻到260?300°C,冷卻速率為9?25°C /s,然后水冷至40°C以下;對(duì)于熱鍍鋅 合金化產(chǎn)品,帶鋼經(jīng)過感應(yīng)加熱爐,加熱到400-500°C,加熱時(shí)間為5-20秒,使鋅層由純鋅 層轉(zhuǎn)變成鋅鐵合金層,然后進(jìn)行爐外冷卻,冷卻到260?300°C,冷卻速率為9?25°C /s,然 后水冷至40°C以下。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK104109814SQ201410389404
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】鄭連輝, 佟皚男, 蔡傳博, 善良 申請(qǐng)人:鞍鋼蒂森克虜伯汽車鋼有限公司