專利名稱：：抗拉強(qiáng)度600MPa級鋁系冷軋雙相鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及適于轎車用的高強(qiáng)度鋼，具體地指一種抗拉強(qiáng)度600MPa級鋁系冷軋雙相鋼。
背景技術(shù)：
：隨著車身輕量化的不斷發(fā)展與乘客安全性要求的不斷提高，轎車生產(chǎn)企業(yè)越來越多的采用抗拉強(qiáng)度600MPa級以上的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，國外高檔轎車先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的用量已經(jīng)達(dá)到了70%以上。雙相鋼是一種性能優(yōu)越的高強(qiáng)度鋼，其顯微組織特征是在鐵素體基體上彌散分布著一定體積分?jǐn)?shù)的硬質(zhì)島狀馬氏體或奧氏體質(zhì)點(diǎn)，它具有連續(xù)屈服性、低屈強(qiáng)比、高強(qiáng)度、高加工硬化速率以及高的均勻變形等特性。雙相鋼已逐漸成為國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)在汽車用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼開發(fā)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前國外鋼鐵企業(yè)以及國內(nèi)的寶鋼、武鋼等均已開展了不同級別的雙相鋼研究?；瘜W(xué)成分設(shè)計(jì)對于雙相鋼的開發(fā)，特別是對雙相鋼生產(chǎn)臨界冷卻速度等關(guān)鍵工藝的設(shè)計(jì)有著顯著地影響。目前國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)在雙相鋼的成分設(shè)計(jì)方面，主要采用Si系，如Si-Mn-V系、Si-Mn-Cr系、Si-Mn-Nb系、Si-Mn-Mo系等。這些傳統(tǒng)雙相鋼多采用Si、Mn系成分設(shè)計(jì)，同時添加適量的Cr、V、Nb等合金元素復(fù)合強(qiáng)化來提高鋼的淬透性。但由于過多Si、Mn、Cr等合金的加入，一方面影響了雙相鋼熱軋表面質(zhì)量及鍍鋅板的表面質(zhì)量，另一方面降低了馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)，因此對雙相鋼生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。由于Al的原子尺寸與Si十分相近，同時Al在Fe中的固溶度高達(dá)36%，Al在Fe中應(yīng)具有與Si相似的固溶強(qiáng)化能力。研究發(fā)現(xiàn)，鋼中每增加"/。的Al重量含量，都會產(chǎn)生70MPa左右的固溶強(qiáng)化效果。但是，目前在鋼中的Al主要是作為脫氧劑及晶粒細(xì)化劑加入的，因而其加入量較少，重量含量一般控制在0.02-0.08%的較小范圍，Al在鋼中的固溶強(qiáng)化效果不明顯。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是要提供一種抗拉強(qiáng)度600MPa級鋁系冷軋雙相鋼，該鋼不僅具有極高的抗拉強(qiáng)度，而且具有更低的屈強(qiáng)比和更高的延伸率，從而具有更好的加工成形性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的抗拉強(qiáng)度600MPa級鋁系冷軋雙相鋼中，各成分重量百分比為C:0.05~0.30，Si《0.20，Mn:1.0~3.0，Ah0.1~2.0，Mo:0.1~1.0，P《0.025，S《0.010，N《0.005，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)一步地，上述鋁系冷軋雙相鋼中，各成分優(yōu)選的重量百分比為C:0.050.15，Si《0.10，Mn:1.0~3.0，Al:0.5~1.5,Mo:0.1~1.0，P《0.025，S《0.010，N《0.005，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明抗拉強(qiáng)度600MPa級鋁系冷軋雙相鋼中各合金成份的作用機(jī)理如下C-是最有效的強(qiáng)化元素，是形成馬氏體的主要元素，鋼中碳含量決定了雙相鋼的硬度和馬氏體的形貌；但是，保證鋼具有高的延伸率和良好的焊接性，要求較低的碳含量，所以本發(fā)明中C的重量百分比控制在0.05~0.30%較低范圍，優(yōu)選為0.05~0.15%。Mn:屬于典型奧氏體穩(wěn)定化元素，顯著提高鋼的淬透性，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Mn作為擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，當(dāng)高的錳含量在推遲珠光體轉(zhuǎn)變的同時，也會推遲鐵素體的析出；而錳含量太低又容易引起珠光體轉(zhuǎn)變，故本發(fā)明Mn重量百分含量控制在1.0~3.00/0。Al:本發(fā)明的雙相鋼成分體系中Al的加入，不僅起到傳統(tǒng)的脫氧劑及晶粒細(xì)化劑作用，還擴(kuò)大了(a+Y)兩相區(qū)，改善了鋼的熱處理工藝靈活性；提高了馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度點(diǎn)，促進(jìn)了馬氏體相的形成，提高了鋼中的馬氏體含量。因?yàn)?，Al屬于封閉奧氏體相區(qū)元素，能夠擴(kuò)大鐵素體與奧氏體的兩相區(qū)，從而加大熱處理工藝的靈活性，有助于保持雙相鋼性能的穩(wěn)定性與重現(xiàn)性；在組織轉(zhuǎn)變過程中，Al可以促進(jìn)鐵素體形成，抑制珠光體的形成以及碳化物的析出，從而增加了殘留奧氏體的穩(wěn)定性；更為重要的是，Al能夠有效的提高馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度，促進(jìn)馬氏體雙相組織的獲得；而且Al是鐵素體固溶強(qiáng)化元素，同時A1N的析出可以起到一定的細(xì)化晶粒強(qiáng)化作用。本發(fā)明中的Al的含量控制在0.10.2%的范圍較好，優(yōu)選含量為0.5~0.15%。Mo:屬于中強(qiáng)碳化物形成元素，對提高臨界區(qū)加熱時所形成的奧氏體的淬透性具有良好的影響，同時Mo對珠光體轉(zhuǎn)變的抑制作用非常明顯，從而為了提高鋼的淬透性，同時抑制快速冷卻過程中珠光體等組織的形成。本發(fā)明的雙相鋼中適量添加了Mo合金并將含量控制在0.05~1.0能更好地促進(jìn)雙相組織的形成，從而保證鋼材產(chǎn)品的低屈強(qiáng)比。P、S:為減少鋼中有害雜質(zhì)對鋼的沖壓性能的不良影響，嚴(yán)格控制鋼中的P、S含量。Si:本發(fā)明中Si的含量較低，改善了高硅系雙相鋼生產(chǎn)過程中因硅氧化造成的一系列表面質(zhì)量問題。本發(fā)明中Si含量要控制到0.2%以下，優(yōu)選為控制到0.1%以下。本發(fā)明基于高鋁含量對鋼的固溶強(qiáng)化效果以及Al在組織轉(zhuǎn)變過程中對鐵素體馬氏體雙相組織獲得方面的促進(jìn)作用，在C-Mn鋼的基礎(chǔ)上，采用了降低鋼中的Si含量，增加鋼中的A1含量，并適量添加Mo等成分進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化的化學(xué)組份的鋼材。本發(fā)明雙相鋼的具有十分典型的鐵素體+島狀馬氏體組織，馬氏體均勻分布在鐵素體周圍且組織均勻，晶粒度達(dá)到1112級；本發(fā)明雙相鋼在保證抗拉強(qiáng)度達(dá)到600MPa級以上的基礎(chǔ)上，具有更低的屈強(qiáng)比和更高的延伸率，從而沖壓成形性能更優(yōu)，碰撞吸能性更好。因此本發(fā)明雙相鋼可適用于制造汽車車身的碰撞安全件和高強(qiáng)結(jié)構(gòu)安全件，如車身A柱加強(qiáng)板、B柱加強(qiáng)板、門檻內(nèi)部加強(qiáng)板、B柱內(nèi)上板、B柱里板中部和側(cè)頂框內(nèi)板等安全防撞件。圖1為本發(fā)明的抗拉強(qiáng)度600MPa級鋁系冷軋雙相鋼的金相組織圖2為國外某公司生產(chǎn)的同級別雙相鋼的金相組織圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的鋁系冷軋雙相鋼作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明的實(shí)施例1~8的成分重量百分比見表1。表1:本發(fā)明具體實(shí)施例鋼的化學(xué)成分(Wt%)實(shí)施例號CSiMnAlMoPsN10.060.061.280.51.00.0170.0050.00520.080.101.211.630.50.0110.0050.00530.110.081.900.10.30.0140.0060.00540.120.161.461.150.40.0160.0050.00350.050.063.002.00.50.0250.010.00360.300.111,001.50.10.0090.0060.00270.150.031.231.00.10.0220.0080.00280.270.082.561.260.20.0200.0040.004對上述八個實(shí)施例的鋁系冷軋雙相鋼采用中試50Kg真空爐進(jìn)行試驗(yàn)鋼的冶煉；采用中試熱軋軋機(jī)及冷軋軋機(jī)進(jìn)行鋼板的軋制，獲得1.5mm厚的冷硬態(tài)冷軋板；通過德國IWATANI公司引進(jìn)的熱浸鍍模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行退火試驗(yàn)；采用力學(xué)拉伸試驗(yàn)機(jī)對鋼板的力學(xué)性能進(jìn)行了檢驗(yàn)，試樣標(biāo)準(zhǔn)采用DINEN10002-2試樣，試樣標(biāo)距為LQ=80mm，平行部寬度b-20mm，試樣的取樣方向?yàn)榇怪避堉品较?。對上述八個實(shí)施例產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度Rp。.2(MPa)、抗拉強(qiáng)度R(MPa)、屈強(qiáng)比Rpo.2/Rm、延伸率八8()畫％、加工硬化指數(shù)值、烘烤硬化值BH2(MPa)等力學(xué)性能進(jìn)行檢測，結(jié)果見表2。表2:本發(fā)明實(shí)施例鋼材產(chǎn)品力學(xué)性能檢測結(jié)果:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)以上試驗(yàn)可以看到，本發(fā)明的雙相鋼試樣的力學(xué)性能中:Rpo.2=350~390MPa，Rm=620660MPa，A80,=24~27%，n,i=0.16~0.18，BH2=5070MPa。國家標(biāo)準(zhǔn)及歐洲標(biāo)準(zhǔn)中600MPa級雙相鋼的性能要求如表3所示。綜合對比表3中各國標(biāo)準(zhǔn)的性能要求可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的鋁系冷軋雙相鋼的力學(xué)性能的各個指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各國標(biāo)準(zhǔn)的要求。表3.國家標(biāo)準(zhǔn)及歐洲標(biāo)準(zhǔn)中600MPa級雙相鋼的性能要求<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4列出了國外某公司生產(chǎn)的同級別雙相鋼的性能指標(biāo)?？梢园l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的鋁系冷軋雙相鋼的力學(xué)性能與國外同級別雙相鋼相比，屈強(qiáng)比更低、延伸率更高、n^.uE值更高，從而在抗拉強(qiáng)度級別等同的情況下，成形性能更優(yōu)。表4.國外同級別雙相鋼力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>采用光學(xué)顯微鏡對本發(fā)明的鋁系冷軋雙相鋼的顯微組織進(jìn)行觀察，其金相組織結(jié)構(gòu)如圖l所示。可以發(fā)現(xiàn)其組織為典型鐵素體+島狀馬氏體的雙相組織，組織晶粒度更均勻。采用圖像儀對組織中的馬氏體百分比含量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的鋁系冷軋雙相鋼中的馬氏體百分比含量約為1620%。同樣，對國外某公司生產(chǎn)的同級別雙相鋼的顯微組織進(jìn)行觀察，其金相組織結(jié)構(gòu)如圖2所示?？梢园l(fā)現(xiàn)其組織為典型鐵素體+島狀馬氏體的雙相組織，但是存在組織晶粒度不一致的混晶現(xiàn)象，且存在偏析現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的鋁系冷軋雙相鋼工藝穩(wěn)定性好，產(chǎn)品強(qiáng)度高成形性好，可廣泛用于車身碰撞安全件和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，具有良好的市場前景。權(quán)利要求1、一種抗拉強(qiáng)度600MPa級鋁系冷軋雙相鋼，其特征在于該鋼的各成分重量百分比為C0.05～0.30，Si≤0.20，Mn1.0～3.0，Al0.1～2.0，Mo0.1～1.0，P≤0.025，S≤0.010，N≤0.005，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗拉強(qiáng)度600MPa級鋁系冷軋雙相鋼，其特征在于該鋼的各成分重量百分比為C:0.050.15，Si《0.10，Mn:1.0-3.0，Al:0.5~1.5，Mo:O.卜l.O，P《0.025，S《0.010，N《0.005，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。全文摘要本發(fā)明提供了一種抗拉強(qiáng)度600MPa級鋁系冷軋雙相鋼。該鋼的各成分重量百分比為C0.05～0.30，Si≤0.20，Mn1.0～3.0，Al0.1～2.0，Mo0.1～1.0，P≤0.025，S≤0.010，N≤0.005，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。該鋼在C-Mn鋼的基礎(chǔ)上，采用了降低鋼中的Si含量，增加鋼中的Al含量，并適量添加Mo等成分進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化的化學(xué)組份。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的鋁系冷軋雙相鋼工藝穩(wěn)定性好，產(chǎn)品強(qiáng)度高，成形性好，可廣泛用于車身碰撞安全件和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，具有良好的市場前景。文檔編號C22C38/12GK101660089SQ20091027218公開日2010年3月3日申請日期2009年9月22日優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日發(fā)明者余衛(wèi)華,劉文艷,葉仲超,吳青松,孫方義,李建華,李榮鋒,林承江,段小平,輝王,胡寬輝,鄧照軍,鐘定忠申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司