一种低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢及其制造方法
技术领域
1.本发明属于冷轧板带生产技术领域，具体涉及一种低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢及其制造方法。
背景技术：
2.汽车工业是碳排放的重要领域，现代汽车工业的发展趋势是在保证安全性能不变的前提下，尽可能轻量化以降低能耗和排放。汽车用钢高强度化是同时解决安全、排放和能耗的有效方法，已成为一种必然的趋势。双相钢具有良好的强塑性和加工制备性能，已成为使用最广泛的先进高强钢，但在复杂(特复杂)零件冲压过程容易出现拉延开裂的问题，当前600mpa级冷轧双相钢的塑性断后伸长率a
80
值要求≥21％，难以满足特别复杂零件的需求，需要通过引入一定量的残余奥氏体发生trip效应(dh钢)来实现高塑性(断后伸长率a
80
值≥26％)，来满足用户对复杂(特复杂)零件冲压的需求。
技术实现要素：
3.为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明利用si元素和al元素具有抑制渗碳体产生的特性，促进c向奥氏体中富集，提高了其稳定性，使得少量奥氏体(约7％)保存至室温。在塑性变形过程中残余奥氏体发生相变诱导塑性(trip效应)，从而大幅改善产品的塑性(断后伸长率)；取消了贵重合金元素mo、cr的添加，降低了成本的同时也减小了冷轧机组负荷，可实现较大的冷轧压下率。通过提高形变储能使得连退过程中，在较低的均热温度条件下便可发生再结晶，使再结晶与奥氏体化两种过程分离，显著提升产品组织均匀性。根据产品厚度规格对各工艺进行调控，采用柔性控制使得产品组织性能稳定性更佳。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供了一种低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢，所述双相钢的化学成分质量百分含量为c：0.10-0.16％，si：0.30-0.80％，mn：1.40-2.00％，p≤0.020％，s≤0.010％，als：0.20-0.40％，n≤0.0060％，且0.7％≤als si≤1.1％，余量为fe及不可避免的杂质。
5.进一步的，所述低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢的化学成分质量百分含量优选为c：0.12-0.14％，si：0.50-0.70％，mn：1.55-1.75％，als：0.20-0.35％，p≤0.010％，s≤0.005％，n≤0.0030％，余量为fe及不可避免杂质。
6.碳：c是钢铁材料中固溶强化效果最明显的元素，钢中固溶c含量增加0.1％，其强度可提高约450mpa；并直接影响临界区处理后增强塑性双相钢中贝氏体、马氏体及残余奥氏体等的含量，c含量过低时奥氏体的稳定性和马氏体淬硬性下降，导致残余奥氏体减少甚至无法保存至室温。需要增加大量的mn、cr等合金元素的含量来保证残余奥氏体的含量及强度，从而导致成本增加。因此，本发明c含量为0.10％-0.16％，优选为0.12-0.14％。
7.硅：si能固溶于铁素体和奥氏体中提高钢的强度，其作用仅次于c、p，较mn、cr、ti和ni等元素强；si还可以抑制铁素体中碳化物的析出，使固溶c原子充分向奥氏体中富集，从而提高其稳定性，过低的si含量难以在室温获得残余奥氏体。然而，si含量过高时，si在
加热炉中形成的表面氧化铁皮很难去除，增加了除鳞难度。因此，本发明si含量为0.30-0.80％，优选为0.50-0.70％。
8.锰：添加锰以在常规连续退火/镀锌作业线的冷却速率能力范围内提高淬透性。锰还有助于固溶强化，提高拉伸强度并强化铁素体相，由此有助于稳定残余奥氏体。锰降低了复相钢的奥氏体至铁素体转变温度范围。此外，mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，也是钢中常用的固溶强化元素。mn既可与c结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用，也可溶于基体中增强固溶强化效果。mn易与s结合形成高熔点化合物mns，从而消除或削弱由于fes引起的热脆现象，改善钢的热加工性能。mn可以提高奥氏体稳定性，使c曲线右移，从而显著降低马氏体的临界冷却速率。但mn含量过高时，会导致成本增加；同时mn含量过高会导致偏析，使得带钢横向和纵向的各向异性增加。因此，在本发明中mn含量为1.40％-2.00％，优选为1.55-1.75％。
9.铝：al是强脱氧元素，为了保证钢中的氧含量尽可能的低，需要添加一定量的铝，同时，可溶铝常用作微合金元素来结合钢中的氮，弥散很细的aln阻止奥氏体晶粒的长大。在γ-α转变过程中，aln起成核作用，从而加速奥氏体转变。同时al与si相同具有抑制渗碳体产生的作用，有利于在室温条件下获得残余奥氏体；但添加多量的铝容易形成氧化铝团块。因此，本发明中al含量为0.20％-0.40％，优选为0.20-0.35％。
10.磷：p元素是钢中的有害元素，严重降低钢材的塑性及变形性能，其含量越低越好。考虑到成本，本发明中将p元素含量控制在p≤0.020％，优选为p≤0.010％。
11.硫：s元素是钢中的有害元素，严重影响钢材的成形性，其含量越低越好。考虑到成本，本发明中将s元素含量控制在s≤0.010％，优选为s≤0.005％。
12.进一步的，所述一种低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢的屈服强度为390-460mpa，抗拉强度为610-650mpa，伸长率a
80
为29.5-33.0％，屈强比为0.61-0.66，扩孔率为65-75％。
13.进一步的，所述一种低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢的组织包括：63-73％的铁素体，所述铁素体的平均晶粒尺寸为5.0μm；15-20％呈岛状分布的马氏体，所述马氏体的平均晶粒尺寸为0.8μm；5-10％贝氏体，以及6-8％残余奥氏体。
14.一种上述低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢的制造方法，所述制造方法包括以下生产步骤：
15.①
冶炼工序：根据所述低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢的化学成分进行冶炼，通过连铸成为板坯。
16.②
热轧工序：将所述板坯经过加热、除鳞、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷；其精轧开轧温度为1100-1130℃，终轧温度为840-930℃；层流冷却采用前段冷却方式，上、下表面冷却速率分别为40-60％和60-80％，卷取温度为550-650℃。
17.③
酸轧工序：将热轧卷经过酸洗后，冷轧成为0.7-2.5mm的薄带钢，其冷轧压下率为51-75％；随着材料冷轧厚度的升高冷轧压下率逐步减小，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，原料厚度进行相应调整，冷轧压下率降低3-5％。
18.④
连退工序：充分发挥连退机组能力，在加热过程中进行分级(三段式)加热，第一段为预热段，利用加热废气的回收热来加热带钢，所述预热段出口的带钢温度为150℃；第二段为加热一段，用辐射管将带钢加热至720℃；第三段为加热二、三段，利用辐射管将带钢
加热至780-820℃。根据带钢厚度的不同，其对应的加热速度分别为4.50-7.80℃/s、1.75-3.10℃/s和0.30-0.55℃/s，通过加热速度的调节使得再结晶和奥氏体化过程分离，最大限度的实现组织均匀化。退火温度范围为785-815℃，先以1-5℃/s缓冷速率冷却至630-690℃，随即以10-50℃/s的快冷速率冷却至370-430℃，最后冷却至室温；机组速度为80-170m/min，产品厚度每增加0.3mm，机组速度降低15m/min，平整延伸率范围为0.25-0.55％，材料厚度每增加0.3mm，平整延伸率降低0.05％。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果：
20.本技术方案提供的一种低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢及其制造方法，利用si元素和al元素具有抑制渗碳体产生的特性，促进c向奥氏体中富集，提高了其稳定性，使得少量奥氏体(约7％)保存至室温。在塑性变形过程中残余奥氏体发生相变诱导塑性(trip效应)，从而大幅改善产品的塑性(断后伸长率)；取消了贵重合金元素mo、cr的添加，降低了成本的同时也减小了冷轧机组负荷，可实现较大的冷轧压下率。通过提高形变储能使得连退过程中，在较低的均热温度条件下便可发生再结晶，使再结晶与奥氏体化两种过程分离，显著提升产品组织均匀性。根据产品厚度规格对各工艺进行调控，通过柔性控制使得产品组织性能稳定性更佳。该低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢的生产将进一步优化高强汽车钢产品结构，产生显著的社会经济效益。
附图说明
21.图1为实施例1制备的600mpa级连退用增强塑性双相钢金相照片；
22.图2为实施例1制备的600mpa级连退用增强塑性双相钢的sem照片；
23.图3为实施例1制备的600mpa级连退用增强塑性双相钢的残余奥氏体含量(xrd)；
24.图4为实施例1制备的600mpa级连退用增强塑性双相钢应力-应变曲线。
具体实施方式
25.以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式限制本发明。为免赘述，以下实施例中的原材料若无特别说明则均为市购，质量等级均为工业级别；所用方法若无特别说明则均为常规方法。
26.实施例
27.本实施例的技术方案为：一种使用连退机组生产低成本兼具优良力学性能的高延伸率增强塑性双相钢板制造方法，提供了四组(实施例1-4)低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢板和一组常规600mpa级双相钢(对比例1)的具体实施方式，其化学成分如表1所示。
28.表1 600mpa级连退用增强塑性双相钢化学成分(wt％)
29.编号csimnpsnals实施例10.1350.601.630.0080.0030.00210.28实施例20.1280.551.600.0060.0020.00280.32实施例30.1250.631.700.0090.0030.00270.33实施例40.1330.681.720.0100.0030.00290.34对比例10.080.351.650.0100.0050.00280.043
30.上述低成本600mpa级连退用增强塑性双相钢板的制造备方法，具体工艺如下：
31.①
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；
32.②
热轧工序：将板坯经过加热、除鳞、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。
33.表2 600mpa级连退用增强塑性双相钢热轧主要工艺参数
34.编号开轧温度/℃终轧温度/℃卷取温度/℃上下表面冷速℃/s实施例1112389556750％、75％实施例2110889856350％、75％实施例3111690657250％、75％实施例4111790357650％、75％对比例1112089956850％、75％
35.③
酸轧工序：将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢，其热轧板厚度、冷轧板厚度及冷轧压下率见表3所示。
36.表3 600mpa级连退用增强塑性双相钢冷轧原料、成品及压下率
37.编号热轧板厚度/mm冷轧板厚度/mm冷轧压下率/％实施例13.801.2567实施例24.301.6063实施例33.501.0071实施例44.602.0057对比例14.301.6063
38.④
连退工序：充分发挥连退机组能力，在加热过程中进行分级(三段式)加热，冷轧薄带钢预热段出口的带钢温度为150℃；第二段为加热一段，用辐射管将带钢加热至720℃；第三段为加热二、三段，利用辐射管将带钢加热至780-820℃。根据带钢厚度的不同，其对应的加热速度分别为4.50-7.80℃/s、1.75-3.10℃/s和0.30-0.55℃/s，通过加热速度的调节使得再结晶和奥氏体化过程分离，最大限度的实现组织均匀化。退火温度范围为785-815℃，先以1-5℃/s缓冷速率冷却至630-690℃，随即以10-50℃/s的快冷速率冷却至370-430℃，最后冷却至室温。机组速度为80-170m/min，产品厚度每增加0.3mm，机组速度降低15m/min；平整延伸率范围为0.25-0.55％，材料厚度每增加0.3mm，平整延伸率降低0.05％。
39.表4 600mpa级连退用增强塑性双相钢连续退火主要工艺参数
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经上述工艺步骤制备的600mpa级连退用增强塑性双相钢其微观组织如图1至图3所示，应力-应变曲线如图4所示。按照gb/t228-2010《金属材料室温拉伸试验方法》测试上述连退用增强塑性双相钢性能，按照gb/t 24524-2009《金属材料薄板和薄带扩孔试验方
法》测试上述连退用增强塑性双相钢扩孔性能，具体结果如表5所示；同时，列举了现有专利技术cn111979490b、cn115584428a、cn111945075a的产品性能进行比较。
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表5 600mpa级连退用增强塑性双相钢力学性能
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对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。