一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼及其制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼及其制造方法,其按重量百分比(wt.%)化學成分為:C:0.10%~0.20%,Si:0.20%~0.80%,Mn:1.4%~2.2%,Cr:0.30%~0.80%,Ni:0.08%~0.20%,Cu:0.20%~0.50%,V:0.08%~0.15%,Ti:0.01%~0.03%,B:0.0005%~0.003%,Al:0.015%~0.045%,P≤0.020%,S≤0.007%,N≤0.008%,余量為Fe以及不可避免的雜質。方法:冶煉-連鑄-再加熱-熱軋-冷軋-退火-平整,退火采用氣冷+過時效的連續退火方式可以生產1.0mm~1.4mm具有耐候性的冷軋馬氏體鋼,鋼板屈服強度達到1000MPa以上,抗拉強度在1100MPa以上,延伸率A50mm%在5%以上,不需要帶有水淬能力的連續退火設備,適用于集裝箱和成形要求不高的車門防撞桿等零件。
【專利說明】一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高強度冷軋鋼板生產【技術領域】,尤其涉及具有耐候性的冷軋馬氏體鋼 及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 隨著能源危機和環境問題的日益加劇,節能和安全并重成為集裝箱、汽車等行業 的主要考慮。集裝箱用鋼、汽車用鋼等需求趨向于高強度化、輕量化和薄量化發展。在抗拉 強度大于780MPa的高強度鋼領域,相變強化是強化的首選手段,利用相變強化,可以生產 出雙相鋼、復相鋼和馬氏體鋼等一系列高強鋼產品,其中馬氏體鋼強度最高,屈服強度最高 可達1200MPa以上。
[0003] 目前冷軋馬氏體鋼通常采用帶有水淬功能的連續退火機組生產,而世界上具有水 淬冷卻功能的連續退火機組屈指可數,比較著名的有日本的JFE和瑞典的SSAB,國內則只 有寶鋼有此類機組和產品。對于國內大多數鋼廠還不具備水淬+回火連退線的情況下,利 用國內鋼廠現有連退設備采用快冷+過時效的方法獲得冷軋馬氏體鋼成為國內科研人員 研發的重點。
[0004] 通過查新檢索到如下相關專利和論文:
[0005] CN101558178A公開了具有高屈強比和優良耐候性的冷軋鋼板。其化學成分為: CO. 08% ?0. 20%,SiO. 1% ?0. 5%,MnO. 9% ?2. 0%,P < 0. 020%,S < 0. 010%,A10. 02% ? 0· 07%,NbO. 03% ?0· 06%,NiO. 05% ?0· 30%,CuO. 2% ?0· 5%,CrO. 3% ?0· 6%,B0. 001% ? 0. 004%,CoO. 02%?0. 08%,其余為Fe和不可避免的雜質。該文獻公開的技術在850°C至 950°C的精軋溫度熱軋;以每秒20°C至40°C的冷卻速率冷卻;在500°C至650°C卷取;在 500°C至A 1轉變點的溫度范圍內連續退火。該技術的各實施例生產的鋼板的屈服強度最大 為850MPa,低于lOOOMPa,而本發明的目標是屈服強度達到IOOOMPa的具有耐候性的冷軋馬 氏體鋼。
[0006] CN101041879A公開了熱軋超高強度馬氏體鋼及其制造方法。其化學成分為: CO. 15% ?0· 25%,Si 彡 L 00%,MnO. 5% ?2. 5%,AKX 010% ?0· 060%,N 彡 0· 010%,P 彡 0· 020%, S彡0. 005%,Ti彡0. 03%,V彡0. 05%或Nb彡0. 05%中的一種或幾種,其余為Fe和不可避 免的雜質。該文獻公開的技術將鋼坯加熱至1130°C?1230°C,保溫時間按有效厚度0. 8? 1. 5min/mm計算;在奧氏體再結晶區采用一個或多個道次將所述鋼坯軋制成中間坯;在奧 氏體未再結晶區,即低于T nr溫度但高于Ari轉變點的溫度范圍內(750°C?900°C ),采用一 個或多個道次,將上述鋼板軋制成最終厚度的鋼板;以不低于50°C /s的冷卻速度將所述 的軋制成最終厚度鋼板快速冷卻至低于Ms點的冷卻終止溫度后空冷或卷取成鋼卷,或者 以不低于20°C /s的冷速先冷卻至650°C?750°C的中間溫度停留2?10秒,再以不低于 50°C /s的冷速冷卻至低于Ms點的冷卻終止溫度后空冷或卷取成鋼卷。對冷卻后的鋼卷或 鋼板進行回火,回火溫度為150°C?250°C。該技術的各實施例生產的鋼板的屈服強度雖然 能夠達到lOOOMPa,但其為板厚I. 5_?4_的熱軋馬氏體鋼,而本發明的目標是冷軋馬氏 體鋼板,鋼板厚度為I. Omm?I. 4mm。
[0007] 寶鋼發表的名為"連續退火工藝對冷軋馬氏體鋼板力學性能的影響"的論文中提 及的冷軋馬氏體鋼的化學成分為:〇. 138%c,0. 45%Si,I. 6%Mn,0. 02%Nb,0. 011%P,0. 003%S。 該文獻公開的技術為采用加熱、均熱、緩冷、水淬、酸洗、再加熱和回火等過程。雖然成分比 本發明低,但是其采用的是水淬+回火路線,對設備要求高,而且不具有耐候性。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種一種具有耐候性的冷軋馬氏 體鋼及其制造方法,該鋼板屈服強度能夠達到IOOOMPa以上,滿足集裝箱和成形要求不高 的車門防撞桿等零件的需求。
[0009] 本發明是這樣實現的:
[0010] 一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼,其特征在于,其按重量百分比(Wt. %)化學成 分為:C :0· 10% ?0· 20%,Si :0· 20% ?0· 80%,Mn :1· 4% ?2. 2%,Cr :0· 30% ?0· 80%,Ni : 0. 08% ?0. 20%,Cu :0. 20% ?0. 50%,V :0. 08% ?0. 15%,Ti :0. 01% ?0. 03%,B :0. 0005% ? 0· 003%,A1 :0· 015% ?0· 045%,P 彡 0· 020%,S 彡 0· 007%,N 彡 0· 008%,余量為 Fe 以及不可 避免的雜質。
[0011] 本發明鋼元素設計理由如下:
[0012] C是直接影響臨界區處理后鋼中馬氏體的體積分數和馬氏體碳含量。C含量太低, 在相同的連退工藝參數下兩相區的奧氏體量及奧氏體含碳量減少,得到的馬氏體量及強度 相應下降,難于保證強度。C含量太高,塑韌性下降,焊接性能降低。本發明鋼中C含量控制 在 0· 10% ?0· 20%。
[0013] Si是固溶強化元素,可以提高淬透性,有利于得到細小分布均勻的馬氏體,同時還 可以擴大臨界區范圍。Si含量過高不利于焊接性和板材表面質量,過低固溶強化效果不好。 本發明鋼中Si含量控制在0. 20%?0. 80%。
[0014] Mn可以有效地提高臨界區加熱時形成的奧氏體島的淬透性,因而可以降低臨界區 加熱后獲得馬氏體所必需的冷卻速率。但是Mn含量過高,會造成鋼板帶狀組織嚴重,韌性 降低及各向異性等問題。本發明鋼中Mn含量控制在1. 4%?2. 2%。
[0015] Cr可以改善臨界區退火時所形成的奧氏體島的淬透性和提高鋼的耐大氣腐蝕性 能。當Cr的量超過0. 80%時會導致裂隙腐蝕,并顯著增加生產成本,同時降低塑性和韌性。 本發明鋼中Cr含量控制在0. 30%?0. 80%。
[0016] Ni提高鋼的淬透性,提高鋼的耐大氣腐蝕能力,同時可以改善含Cu鋼易于產生的 熱脆問題,但是其價格昂貴。本發明鋼中Ni含量控制在0. 08%?0. 20%。
[0017] Cu是耐大氣腐蝕鋼中對提高耐大氣腐蝕性能最主要、最普遍使用的合金元素,此 外還能略提高鋼的強度。含量過高的銅鋼存在一個主要質量問題,即熱脆。本發明鋼中Cu 含量控制在〇. 20%?0. 50 %。
[0018] V是強碳氮化物析出強化元素,可以提高鋼的強度,同時可以提高臨界區加熱時形 成的奧氏體的淬透性。含量過高時,析出物數量增加尺寸增大導致鋼的韌性降低。本發明 鋼中V含量控制在0. 08%-0. 15%。
[0019] Ti是一種強碳氮化物形成元素,所形成細小彌散分布的碳氮化物,起到細化奧氏 體晶粒的作用。本發明鋼中Ti含量控制在0. 01%?0. 03%。
[0020] B作為表面活性元素,吸附在奧氏體晶界上,延緩Y - α轉變的作用。當硼含量 高于0. 003%,則會使鋼中產生的硼相沿奧氏體晶界析出,產生熱脆現象。本發明鋼中B含量 控制在 0· 0005 ?0· 003%。
[0021] Al為脫氧和晶粒調整而加入的,能與氮結合,消除氮的危害,且可細化晶粒,當鋁 加入過量時,鋼中形成的夾雜物數量增加而使鋼的可加工性劣化。本發明鋼中Al含量控制 在 0· 015% ?0· 045%。
[0022] N是冶煉過程中存在的元素,需要將其控制在一定的范圍。本發明鋼中控制 N^O. 008%〇
[0023] P和S為鋼中雜質元素,顯著降低塑韌性和焊接性能,控制較低的P、S有利于提高 性能。本發明鋼中控制P彡〇. 020%,S彡0. 007%。
[0024] 本發明鋼具有耐候性的冷軋馬氏體鋼的制造方法,包括冶煉-連鑄-再加熱-熱 軋-冷軋-退火-平整,
[0025] ( 1)按照上述化學成分經過冶煉工序,獲得鑄造板坯;
[0026] (2)熱軋:將所述鑄造板坯經過再加熱、除鱗、粗軋、精軋、冷卻和卷取等熱軋工序, 制得熱軋板;其中連鑄坯再加熱溫度為1250°C以上,精軋開軋溫度1040°C?1KKTC,終軋 溫度910°C?950°C,卷取溫度為660°C?700°C ;
[0027] (3)冷軋:將熱軋板經過酸洗后冷軋,制成冷軋薄板,冷軋壓下率為40%?70%。
[0028] (4)退火:退火溫度為780°C?840°C,慢冷出口溫度為680°C,快冷速度為35°C / s?60°C /s,快冷出口溫度為240°C?300°C,退火保溫時間為IlOs?170s ;過時效溫度為 380°C?430°C,過時效時間為200s?400s ;
[0029] (5)平整:平整延伸率不高于0· 6%。
[0030] 本發明通過合理的成分設計并配以適宜的連退工藝,采用氣冷+過時效的連續退 火方式就可以生產I. Omm?I. 4_具有耐候性的冷軋馬氏體鋼,鋼板屈服強度達到IOOOMPa 以上,抗拉強度在IlOOMPa以上,延伸率^^義在5%以上,不需要帶有水淬能力的連續退火 設備,適用于集裝箱和成形要求不高的車門防撞桿等零件,具有一定的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發明鋼實施例2的金相組織示意圖。
[0032] 圖2為本發明鋼實施例2的連續退火工程應力應變曲線。
[0033] 圖3為本發明鋼的連續退火工藝示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面通過實施例對本發明作進一步的說明。
[0035] 本發明實施例根據技術方案的組分配比,進行冶煉-連鑄-再加熱-熱軋-冷 軋-退火-平整。本發明實施例鋼的冶煉成分見表1。本發明實施例鋼的主要工藝參數見 表2。本發明實施例鋼的性能見表3。本發明實施例鋼鹽霧腐蝕試驗結果見表4。
[0036] 表1本發明實施例鋼的冶煉成分(wt%)
[0037]
【權利要求】
1. 一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼的制造方法,其特征在于,其按重量百分比(Wt. %) 化學成分為:C :0? 10% ?0? 20 %,Si :0? 20% ?0? 80%,Mn :1. 4% ?2. 2%,Cr :0? 30% ? 0. 80%,Ni :0. 08% ?0. 20%,Cu :0. 20% ?0. 50%,V :0. 08% ?0. 15%,Ti :0. 01% ?0. 03%,B : 0? 0005% ?0? 003%,A1 :0? 015% ?0? 045%,P 彡 0? 020%,S 彡 0? 007%,N 彡 0? 008%,余量為 Fe以及不可避免的雜質。
2. -種如權利要求1所述具有耐候性的冷軋馬氏體鋼的制造方法,包括冶煉-連 鑄-再加熱-熱軋-冷軋-退火-平整,其特征在于, (1) 按照上述化學成分經過冶煉工序,獲得鑄造板坯; (2) 熱軋:連鑄坯再加熱溫度為1250°C以上,精軋開軋溫度1040°C?1KKTC,終軋溫度 910°C?950°C,卷取溫度為 660°C?700°C ; (3) 冷軋:將熱軋板經過酸洗后冷軋,制成冷軋薄板,冷軋壓下率為40%?70% ; (4) 退火:退火溫度為780°C?840°C,慢冷出口溫度為680°C,快冷速度為35°C /s? 60°C /s,快冷出口溫度為240°C?300°C,退火保溫時間為110s?170s ;過時效溫度為 380°C?430°C,過時效時間為200s?400s ; (5) 平整:平整延伸率不高于0. 6%。
【文檔編號】C21D8/02GK104419877SQ201310398282
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】劉志偉, 劉仁東, 陳昕, 劉鳳蓮, 郭曉宏, 叢勁松, 黃秋菊, 王靜, 楊玉, 金紀勇 申請人:鞍鋼股份有限公司