低成本700MPa级热镀锌复相钢板及其制备方法与流程

低成本700mpa级热镀锌复相钢板及其制备方法
技术领域
1.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700mpa级热镀锌复相钢板及其制备方法。


背景技术：

2.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，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。
3.2016年7月27日公开的专利cn105803334a抗拉强度700mpa级热轧复相钢及其生产方法，化学成分为c 0.06
‑
0.10％，si≤0.3％，mn 1.00
‑
1.40％，p≤0.025％，s≤0.008％，als 0.020
‑
0.070％，nb 0.015
‑
0.035％，余量为fe及不可避免杂质。加热温度控制在1250
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1300℃，加热在炉时间160
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200min；粗轧结束温度在1080
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1120℃，控制精轧终轧温度在800
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880℃。采用五段式控制冷却工艺：第一段冷却速度为80
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180℃/s，冷却至680
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720℃，第二段冷却速度为3
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8℃/s，冷却至630
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680℃，第三段冷却速度为30
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100℃/s，冷却至410
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450℃，第四段冷却速度为3
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8℃/s，冷却至380
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430℃，第五段冷却速度为30
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100℃/s，冷却至100
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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。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是现有700mpa级热镀锌复相钢板力学性能较差的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：低成本700mpa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：c 0.08
‑
0.13％，si 0.10
‑
0.50％，mn 1.60
‑
1.90％，als 0.015
‑
0.070％，p≤0.020％，s≤0.010％，n≤0.0060％，v 0.06
‑
0.10％，cr 0.20
‑
0.50％，其余为fe及不可避免的杂质。
6.进一步的是，上述低成本700mpa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：c 0.09
‑
0.11％，si 0.30
‑
0.45％，mn 1.70
‑
1.85％，als 0.03
‑
0.06％，p≤0.010％，s≤0.005％，n≤0.003％，v 0.070
‑
0.095％，cr 0.35
‑
0.40％，其余为fe及不可避免的杂质。
7.上述低成本700mpa级热镀锌复相钢板的显微组织由50
‑
60％的铁素体、25
‑
30％呈岛状分布的马氏体及10
‑
25％的贝氏体构成。
8.进一步的是，上述铁素体的平均晶粒尺寸为8.0μm，马氏体的平均晶粒尺寸为3.0μm，贝氏体的平均晶粒尺寸为6.0μm。
9.上述低成本700mpa级热镀锌复相钢板的屈服强度为410
‑
490mpa，抗拉强度为720
‑
780mpa，伸长率a80为17.0
‑
25.0％、扩孔率为53.0
‑
68.0％。
10.上述低成本700mpa级热镀锌复相钢板的制备方法，包括如下步骤：
11.a.冶炼工序：根据低成本700mpa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼，铸造成板坯；
12.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860
‑
910℃，层流冷却采用稀疏冷却方式，上下表面冷却速率分别为45
‑
55％和70
‑
80％，卷取温度为500
‑
550℃；
13.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50
‑
74％；
14.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770
‑
790℃，然后以1
‑
5℃/s冷却至680
‑
740℃，再以10
‑
25℃/s的速率快冷却至450
‑
470℃，然后入锌池镀锌。
15.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％。
16.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。
17.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。
18.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。
19.本发明的有益效果是：本发明设计的低成本700mpa级热镀锌复相钢板成分中不使用mo、nb、ni等贵金属元素，但热镀锌机组要生产高强钢，不可避免的要添加一定量的合金元素，这就使合金元素析出的问题更加严重。而本发明的制备方法，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，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。
20.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。
21.本发明的热镀锌工序中，加热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680
‑
740℃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。
22.本发明的低成本700mpa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，本发明的钢板的屈服强度为410
‑
490mpa，抗拉强度为720
‑
780mpa，伸长率a
80
为17.0
‑
25.0％、扩孔率(钻孔)：53.0
‑
68.0％；其显微组织由50％
‑
60％的铁素体(平均晶粒尺寸为6.0μm)、25％
‑
30％呈岛状分布的马氏体
(平均晶粒尺寸为3.0μm)及10％
‑
25％贝氏体(平均晶粒尺寸为4.0μm)构成，本发明制备的钢板成分不含贵金属，工艺控制简单，生产成本低。
附图说明
23.图1为实施例1的金相组织图。
24.图2为实施例1的电子扫描图。
具体实施方式
25.本发明的技术方案，具体可以按照以下方式实施。
26.低成本700mpa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：c 0.08
‑
0.13％，si 0.10
‑
0.50％，mn 1.60
‑
1.90％，als 0.015
‑
0.070％，p≤0.020％，s≤0.010％，n≤0.0060％，v 0.06
‑
0.10％，cr 0.20
‑
0.50％，其余为fe及不可避免的杂质。
27.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700mpa级热镀锌复相钢板，其化学成分按重量百分比为：c 0.09
‑
0.11％，si 0.30
‑
0.45％，mn 1.70
‑
1.85％，als 0.03
‑
0.06％，p≤0.010％，s≤0.005％，n≤0.003％，v 0.070
‑
0.095％，cr 0.35
‑
0.40％，其余为fe及不可避免的杂质。
28.上述低成本700mpa级热镀锌复相钢板的屈服强度为410
‑
490mpa，抗拉强度为720
‑
780mpa，伸长率a80为17.0
‑
25.0％、扩孔率为53.0
‑
68.0％，其显微组织由50
‑
60％的铁素体(平均晶粒尺寸为8.0μm)、25
‑
30％呈岛状分布的马氏体(平均晶粒尺寸为3.0μm)及10
‑
25％的贝氏体构成(平均晶粒尺寸为6.0μm)。
29.上述低成本700mpa级热镀锌复相钢板的制备方法，包括如下步骤：
30.a.冶炼工序：根据低成本700mpa级热镀锌复相钢板的化学成分冶炼，铸造成板坯；
31.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860
‑
910℃，层流冷却采用稀疏冷却方式，上下表面冷却速率分别为45
‑
55％和70
‑
80％，卷取温度为500
‑
550℃；
32.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50
‑
74％；
33.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770
‑
790℃，然后以1
‑
5℃/s冷却至680
‑
740℃，再以10
‑
25℃/s的速率快冷却至450
‑
470℃，然后入锌池镀锌。
34.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。
35.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。
36.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。
37.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。
38.实施例
39.本实施例提供了两组采用本发明方法制备的低成本700mpa级热镀锌复相钢板，其化学成分如表1所示。
40.表1冷轧双相钢化学成分(wt.％)
[0041] csimnpsnalscrv实施例10.1000.351.750.0090.0020.00240.0350.370.083实施例20.1050.421.820.0080.0020.00320.0430.420.090
[0042]
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：
[0043]
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。
[0044]
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。
[0045]
表2冷轧双相钢热轧主要工艺参数
[0046] 开轧温度/℃终轧温度/℃卷取温度/℃实施例11075886527实施例21097905541
[0047]
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1.0mm，其冷轧压下率为62.5％；实施例2的厚度为1.9mm，其冷轧压下率为61.0％。
[0048]
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770
‑
790℃；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680
‑
740℃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。
[0049]
表3热镀锌各工艺段冷速及保温时间控制要求
[0050][0051]
表4热镀锌工序温度要求
[0052] 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1783℃723℃461℃458℃实施例2775℃698℃468℃465℃
[0053]
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7.0μm的铁素体(白色，体积分数约为55％)+分布于铁素体晶界的马氏体(黑色，体积分数约为30％)+贝氏体(棕色，体积分数约为15％)构成。
[0054]
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。
[0055]
采用cn105803334a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。
[0056]
表5冷轧双相钢力学性能
[0057] 屈服强度抗拉强度延伸率a
80
扩孔率(钻孔)实施例1423mpa738mpa22.5％63.0％实施例2462mpa766mpa20.0％57.0％cn105803334a620mpa735mpa20.0％
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