一种780MPa级热轧铁素体贝氏体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：0.10～0.20％，Si：0.8～2.0％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.3～0.7％，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：0.10％≤Nb+Ti≤0.20％，2.5≤Al/C≤5.0。本发明专利技术钢的微观组织为铁素体+贝氏体+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，贝氏体等效晶粒尺寸≤20μm，纳米级碳化物尺寸≤10nm，其屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率≥20％，扩孔率≥50％，表现出优异的强度、塑性和扩孔性匹配，同时具有较低的屈强比，可应用于车轮等需要高强减薄和扩孔翻边的构件。
【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级热轧铁素体贝氏体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原因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。然而，铁素体+马氏体型高强双相钢应用于车轮制造的一个最大缺点是其扩孔性能较差。在相同强度级别水平下，铁素体和马氏体双相钢的扩孔率最低。主要原因是铁素体和马氏体两相的机械性能差异大，加工硬化率高，冲孔周围容易产生微裂纹，在扩孔成形时产生开裂，而相同强度级别的贝氏体或铁素体加贝氏体组织则表现出更优异的扩孔性能。铁素体+贝氏体双相钢具有相对较低的屈强比和良好的扩孔性、塑性和冲击韧性，在超高强度车轮用钢领域(如≥780MPa)，铁素体+贝氏体双相钢具有比铁素体+马氏体双相钢更大的应用潜力。已有的双相钢主要是铁素体+马氏体型双相钢，这其中又主要是冷轧铁素体+马氏体型双相钢，强度级别在780MPa及以上的热轧铁素体+马氏体型双相钢很少，而高强度(≥780MPa)铁素体+贝氏体型双相钢更少。中国专利CN101033522A公开了一种铁素体贝氏体双相钢，其生产工艺简单，但成分设计中含有较高的铝，生产难度较大，成本较高，其抗拉强度在700～900MPa之间。中国专利CN102443735A公开了一种碳锰系铁素体贝氏体双相钢，其采用分段式冷却工艺，但其抗拉强度仅为450MPa。中国专利CN101603153A公开了一种665MPa级铁素体贝氏体双相钢，其也采用分段式冷却工艺，但其空冷时间为较长，为12～15秒，对薄规格热轧带钢而言难以实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种780MPa级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢及其制造方法，该热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率≥20％，扩孔率≥50％，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、扩孔翻边和高强减薄的部位。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；加入较高的Al主要目的是为了在轧后空冷阶段形成所需数量的铁素体；加入较高的Ti主要目的是在分段冷却高温段空冷过程中在铁素体中形成纳米级碳化物(TiC)(≤10nm)以强化铁素体，减小铁素体与贝氏体组织之间的性能差异，最大程度地提高扩孔性能。本专利技术通过对组织中铁素体进行纳米析出强化及对铁素体和贝氏体含量的精确控制，可获得屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥780MPa的高强度铁素体贝氏体高扩孔双相钢。一种780MPa级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢，其化学成分重量百分比为：C：0.10～0.20％，Si：0.8～2.0％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.3～0.7％，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％，2.5≤Al/C≤5.0。优选的，所述热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的化学成分中：C：0.14～0.18％，以重量百分比计。优选的，所述热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的化学成分中：Si：1.2～1.8％，以重量百分比计。优选的，所述热轧铁素体贝氏体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，所述热轧铁素体贝氏体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，所述热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的化学成分中：Ti：0.10～0.15％，以重量百分比计。进一步，所述热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的微观组织为体积分数为25～40％的铁素体+体积分数为60～75％贝氏体+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，贝氏体等效晶粒尺寸≤20μm，纳米级碳化物尺寸≤10nm。本专利技术所述热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率A≥20％，扩孔率≥50％。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级高强双相钢，必须保证碳的含量在0.10％以上；但是碳的含量也不能高于0.20％，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0.10～0.20％之间，优选范围在0.14～0.18％。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以上的铁素体贝氏体双相钢，一方面要控制铁素体的尺寸和数量，同时还要提高贝氏体的强度，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0.8～2.0％之间，优选范围在1.2～1.8％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，锰的含量也不宜超过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，故其含量越低越好，一般控制在0.02％以内较好且不提高炼钢成本。硫：硫是钢中的杂质元素。钢中的硫通常与锰结合形成MnS夹杂，尤其是当硫和锰的含量均较高时，钢中将形成较多的MnS，而MnS本身具有一定的塑性，在后续轧制过程中MnS沿轧向发生变形，降低钢板的横向拉伸性能。故钢中硫含量越低越好，实际生产时通常控制在0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种780MPa级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢，其化学成分重量百分比为：C：0.10～0.20％，Si：0.8～2.0％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.3～0.7％，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％，2.5≤Al/C≤5.0。
【技术特征摘要】
1.一种780MPa级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢，其化学成分重量百分比为：C：0.10～0.20％，Si：0.8～2.0％，Mn：1.0～2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.3～0.7％，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％，2.5≤Al/C≤5.0。2.根据权利要求1所述的780MPa级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的化学成分中：C：0.14～0.18％，以重量百分比计。3.根据权利要求1所述的780MPa级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的化学成分中：Si：1.2～1.8％，以重量百分比计。4.根据权利要求1所述的780MPa级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧铁素体贝氏体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级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧铁素体贝氏体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级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的化学成分中：Ti：0.10～0.15％，以重量百分比计。7.根据权利要求1-6任一项所述的780MPa级热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢，其特征在于，所述热轧铁素体贝氏体高扩孔双相钢的微观组织为铁素体+贝氏体+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5～1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王焕荣，杨阿娜，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
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