一种780MPa级热轧高扩孔双相钢及其制造方法技术

一种780MPa级热轧高扩孔双相钢及其制造方法，该钢化学成分重量百分比为：C：0.10～0.15％，Si：0.8～1.8％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.02～0.06％，N≤0.006％，Nb：0.01～0.06％，Ti：0.05～0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质，且需满足如下关系：0.10％≤Nb+Ti≤0.20％。本发明专利技术双相钢的微观组织为铁素体、马氏体+铁素体晶内分布的纳米级碳化物，铁素体平均晶粒尺寸为5～10μm，马氏体等效晶粒尺寸≤20μm，纳米级碳化物尺寸≤10nm，其屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率A80≥15％，扩孔率≥40％，表现出优异的强度、塑性和扩孔性匹配，可应用在车轮等需要良好成形性能和高强减薄的部位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热轧高强钢领域，具体涉及一种780MPa级热轧高扩孔双相钢及其制造方法。
技术介绍
目前，商用车尤其是重卡汽车的车轮用钢通常采用双相钢进行制造，部分经济型轿车的车轮(包括轮辋和轮辐)为了降低成本也采用钢制车轮。采用高强度双相钢制造车轮可有效降低车轮重量，如与普通Q345钢相比，采用DP600(即抗拉强度600MPa级双相钢)可降低车轮重量约10～15％；而采用抗拉强度780MPa级的DP780双相钢可进一步降低车轮重量约5～10％。目前国内绝大部分车轮厂采用的双相钢主要600MPa以下的低强度双相钢，更高强度的双相钢如DP780则应用得不多。汽车车轮之所以广泛采用双相钢主要是由于双相钢本身所具有的低屈服强度、高抗拉强度即低屈强比、连续屈服以及良好的加工成形性等。从车轮行业发展的趋势来看，车轮用钢的强度总体仍然是向着更高强度方向发展，而且目前所使用的车轮钢强度普遍不高，在400～600MPa之间。随着国家环保法规日益严格和国家对汽车排放限制措施的实施，除乘用车外，商用车领域的汽车轻量化也已成为行业发展的趋势。针对这一发展趋势，有必要开发更高级别如780MPa和980MPa级热轧双相钢以满足车轮用钢的未来发展需求。此外，高强度双相钢也可以应用到某些汽车结构件如汽车大梁、防撞梁等。由于车轮本身结构相对复杂，加工过程主要为冲压变形，对双相钢的扩孔性能要求较高。高强钢的扩孔性与钢种的抗拉强度、屈服强度、屈强比等有密切关系。在相同抗拉强度水平下，双相钢(即传统铁素体马氏体双相钢)的扩孔率最低，其次是贝氏体类型的高强钢，再次为铁素体贝氏体双相钢，扩孔率最高的为单相铁素体高强钢。一般而言，780MPa级的热轧双相钢其扩孔率一般在40％以下，多数在30％以下；而980MPa级的
热轧双相钢其扩孔率一般在20％以下。高强双相钢的扩孔率低的最主要原因是组织中铁素体和马氏体两相力学性能差异大，加工硬化率较高，冲孔周围存在微裂纹或扩孔过程中容易在铁素体和马氏体界面形成应力集中导致开裂。高强双相钢扩孔率的改善相对比较困难，这是由其自身的组织特点所决定的。目前关于高强度双相钢主要分为两大类：一是冷轧高强双相钢；二是热轧高强双相钢。冷轧高强双相钢的抗拉强度目前已达到1180MPa，而热轧高强双相钢的抗拉强度几乎都没有达到780MPa以上。冷轧高强双相钢和热轧高强双相钢的这种区别一方面是用户对高强双相钢的需求主要针对冷轧产品，对热轧高强度双相钢的产品需求不强；其次是热轧产线与冷轧产线上存在很大不同，许多在冷轧产线上能够生产的产品放在热轧产线上难以实现，需要对钢种的成分和工艺重新设计和优化。但随着行业的不断发展，对热轧高强度双相钢的需求必定会越来越多。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种780MPa级热轧高扩孔双相钢及其制造方法，该热轧高扩孔双相钢的屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率A80≥15％，扩孔率≥40％，表现出优异的强度、塑性和扩孔性匹配，可应用在车轮等需要良好成形性能和高强减薄的部位。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术加入较高含量的Si以保证在有限的热轧空冷时间内形成一定数量的铁素体组织且扩大铁素体形成的工艺窗口；加入微量的Nb主要目的是在精轧阶段最大程度地细化奥氏体晶粒，使相变之后形成的铁素体更加细小，有利于提高钢板的强度和塑性；加入高Ti的主要目的是通过在空冷阶段在铁素体晶内形成纳米级碳化物(尺寸≤10nm)，强化铁素体，减小铁素体与马氏体之间的性能差异，提高扩孔性能。通过对组织中铁素体和马氏体含量的精确控制，获得屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥780MPa的高强度双相钢。一种780MPa级热轧高扩孔双相钢，其化学成分重量百分比为：C：0.10～0.15％，Si：0.8～1.8％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，O≤0.003％，
Al：0.02～0.06％，N≤0.006％，Nb：0.01～0.06％，Ti：0.05～0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：0.10％≤Nb+Ti≤0.20％。优选的，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：C：0.12～0.14％，以重量百分比计。优选的，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：Si：1.0～1.5％，以重量百分比计。优选的，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：Mn：1.4～1.8％，以重量百分比计。优选的，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：Nb：0.03～0.05％，以重量百分比计。优选的，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：Ti：0.08～0.12％，以重量百分比计。进一步，所述热轧高扩孔双相钢的微观组织为铁素体、马氏体+铁素体晶内分布的纳米级碳化物，铁素体所占体积分数为25～40％，铁素体平均晶粒尺寸为5～10μm；马氏体所占体积分数为60～75％，马氏体等效晶粒尺寸≤20μm，纳米级碳化物尺寸≤10nm。本专利技术所述热轧高扩孔双相钢的屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率A80≥15％，扩孔率≥40％。在本专利技术钢的成分设计中：碳：碳是钢中的基本元素，也是本专利技术中的重要元素之一。碳扩大奥氏体相区，稳定奥氏体。碳作为钢中的间隙原子，对提高钢的强度起着非常重要的作用，对钢的屈服强度和抗拉强度影响最大。在本专利技术中，为获得抗拉强度780MPa级高扩孔双相钢，必须保证碳的含量在0.10％以上；但是碳的含量也不能高于0.15％，否则在热轧两段式冷却过程中难以形成所需数量的铁素体。因此，本专利技术钢中碳含量须控制在0.10～0.15％之间，优选范围在0.12～0.14％。硅：硅是钢中的基本元素，同时也是本专利技术中的重要元素之一。这是因为，要获得抗拉强度达780MPa以上的高强双相钢，一方面要控制铁素体的尺寸和数量，同时还要提高马氏体的强度，这需要在成分设计中适当
提高碳和锰的含量。而碳和锰都是扩大奥氏体区、稳定奥氏体的元素，在热轧空冷过程中的很短时间内(通常≤10s)难以形成足够数量的铁素体，这就需要添加较高含量的硅元素。硅的加入可明显促进铁素体形成，扩大铁素体形成的工艺窗口，净化铁素体；同时还可以起到部分强化作用。硅的这种作用必须在其含量达到0.8％以上时才表现出来，但Si的含量也不宜太高，否则轧制后的钢板冲击韧性变差。因此，本专利技术钢中硅含量控制在0.8～1.8％之间，优选范围在1.0～1.5％之间。锰：锰也是钢中最基本的元素，同时也是本专利技术中最重要的元素之一。众所周知，锰是扩大奥氏体相区的重要元素，可以降低钢的临界淬火速度，稳定奥氏体，细化晶粒，推迟奥氏体向珠光体的转变。在本专利技术中，为保证钢板的强度，锰含量应控制在1.0％以上，锰含量过低，过冷奥氏体不够稳定，空冷时容易转变为珠光体类型的组织；同时，锰含量也不宜超过2.0％，若超过2.0％，不仅炼钢时容易发生Mn偏析，而且在轧后空冷阶段不容形成足够数量的铁素体，同时板坯连铸时也容易发生热裂。因此，本专利技术钢中Mn含量控制在1.0～2.0％，优选范围在1.4～1.8％。磷：磷是钢中的杂质元素。极易偏聚到晶界上，钢中磷的含量较高(≥0.1％)时，形成Fe2P在晶粒周围析出，降低钢的塑性和韧性，故其含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种780MPa级热轧高扩孔双相钢，其化学成分重量百分比为：C：0.10～0.15％，Si：0.8～1.8％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.02～0.06％，N≤0.006％，Nb：0.01～0.06％，Ti：0.05～0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：0.10％≤Nb+Ti≤0.20％。

【技术特征摘要】
1.一种780MPa级热轧高扩孔双相钢，其化学成分重量百分比为：C：0.10～0.15％，Si：0.8～1.8％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.02～0.06％，N≤0.006％，Nb：0.01～0.06％，Ti：0.05～0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：0.10％≤Nb+Ti≤0.20％。2.根据权利要求1所述的780MPa级热轧高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：C：0.12～0.14％，以重量百分比计。3.根据权利要求1所述的780MPa级热轧高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：Si：1.0～1.5％，以重量百分比计。4.根据权利要求1所述的780MPa级热轧高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：Mn：1.4～1.8％，以重量百分比计。5.根据权利要求1所述的780MPa级热轧高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：Nb：0.03～0.05％，以重量百分比计。6.根据权利要求1所述的780MPa级热轧高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧高扩孔双相钢的化学成分中：Ti：0.08～0.12％，以重量百分比计。7.根据权利要求1-6任一项所述的780MPa级热轧高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧高扩孔双相钢的微观组织为铁素体+马氏体+铁素体晶内分布的纳米级碳化物，其中，铁素体所占体积分数为25～40％，铁素体平均晶粒尺寸为5～10μm，纳米级碳化物尺寸≤10nm；马氏体所占体积分数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕荣，杨阿娜，胡晓萍，王巍，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31