[发明专利]一种汽车用超细晶粒热轧双相钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车用钢板，尤其是一种汽车用超细晶粒热轧双相钢板及其生产方法。

背景技术

当前汽车工业已经成为我国的支柱产业。随着汽车工业的发展，出于节能和节约资源的考虑，结构减重已经是大势所趋，这对钢的强度要求越来越高。

通过晶粒超细化提高钢的强度就成为了一种选择。大量研究证明，超细晶粒钢的确具有非常高的强度和硬度，同时，韧性也显著改善。此外，晶粒超细化使得不必依靠添加更多的碳和合金元素就可以大幅度提高钢的强度，这不仅有助于节约资源，而且有助于降低钢种碳和合金元素的含量，这对于改善钢的焊接性是非常有益的。但是，当晶粒细化时，存在塑性降低的弱点，即在发生屈服变形后只有很小的加工硬化效应从而导致低的均匀拉伸率。由于加工硬化的能力低，超细晶粒钢的屈强比高。总之，超细晶粒钢具有“高强度、高硬度、优异韧性和成本低”的优势，同时，“屈强比高、几乎没有加工硬化、塑性差、成型性差”也是超细晶粒钢亟待解决的问题。

而与超细晶粒钢相互补的是，双相钢具有低的屈强比、无屈服延伸、初始加工硬化速率高以及强度和延性匹配好等特点，具有良好的成型性。双相钢以其良好的强塑性匹配和优异的冷成型性已广为汽车行业应用。但这种钢的生产必须有精确的组织设计，而这与生产线的控制能力紧密相关，如果有很小的变化将导致最终产品的组织和力学性能有所不同。在快速轧制操作下，为了实现所设计的组织，分段冷却的热参数难以控制，不易形成稳定的生产工艺且沿带钢长度方向力学性能易产生不均一性。若不采用分段冷却控制，且在较高温度下进行卷取，必须在钢中添加Cr、Mo等贵重金属以抑制珠光体和贝氏体转变，从而扩大铁素体转变区域，使钢板在传统的热轧工艺制度下即可实现双相组织，但这种钢生产成本过高，不易被市场接受。故存在成本高、性能波动较大、工艺难度大一直是大规模生产所面临的主要问题。

如果将双相钢组织细化不仅能够将双相钢强度向更高级别提高，而且细晶组织仍然具有连续屈服、屈强比低、加工硬化能力好、成型性能强等特征。因此开发一种成本低、工艺控制简单、组织稳定性好、成型性强且易于工业生产实现的超细晶粒双相钢非常重要。

专利CN200610045846.2和专利CN200610045847.7提出采用薄板坯连铸连轧及快速冷却生产工艺，此工艺在连轧过程中不能排除先共析铁素体的生成，而先共析铁素体的生成会导致最终组织不均匀。

专利CN03129485.5介绍了一种超细晶粒低碳低合金双相钢板，坯料经过奥氏体与铁素体两相区保温，然后进行两相区轧制，轧制后快速冷却至室温。该专利技术采取相应的化学成分在奥氏体和铁素体两相区轧制，然后快冷至室温。这种两相区轧制易产生混晶；轧后快冷至室温需要有较大的冷却能力及轧机卷取能力，且不易保证板形。

专利CN200710064150.9提出在轧后将钢板冷却至400℃以下甚至室温进行卷取，这种生产工艺要求卷取机具有强大的卷取能力且钢板板形的良好保证，在传统热轧机上是根本无法实现的，无法大规模应用。

专利CN200910088965.X提出轧后分段冷却第一段水冷至700℃，空冷12～15s，而后第二段水冷至500℃卷取，这种三段冷却方式在工艺控制上难度大且沿带钢长度方向力学性能易产生不均一性。

发明内容

针对现有高强度汽车用超细晶粒双相钢板及生产工艺存在的问题，开发一种成本低、性能均一、成型性高且工艺简单易于工业生产的汽车用超细晶粒双相钢板及其生产方法。

本发明以普通的C-Mn系钢成分为基础，添加一定量的Nb，采用适当的控轧空冷技术，开发抗拉强度为600MPa级别的铁素体贝氏体超细晶粒双相钢板，其中铁素体体积分数为60％～80％，贝氏体体积分数为20％～40％，平均晶粒直径为2～3μm。其化学成分按质量百分数为：0.07％～0.09％C、0.2％～0.5％Si、1.3％～1.5％Mn、0.03％～0.05％Nb、＜0.02％P、＜0.01％S，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明超细晶双相钢的成分设计说明：

C：为保证具有较大的铁素体析出量，碳含量要低。如果碳含量高时由于铁素体相变温度低，铁素体转变被抑制，不利于奥氏体和铁素体两相分离。而当碳含量过低时，则不易得到双相组织。因此，选在0.07％～0.09％之间。

Mn：能细化晶粒增加韧性，抑制铁素体晶粒的长大，并降低Ar3，扩大加工温度范围。若Mn含量过高时，不但推迟珠光体转变，同时也抑制铁素体的析出，Mn太低时易发生珠光体转变，故选在1.3％～1.5％之间。