具有高局部成形性的780MPa级双相钢及制备方法技术

本发明专利技术涉及具有高局部成形性的780MPa级双相钢及制备方法，钢中化学成分按质量百分比计为：C：0.08％～0.12％，Si：0.45％～0.75％，Mn：1.6％～2.0％，P≤0.02，S≤0.01，Al≤0.1％，Cr：0.1％～0.4％，Mo：0.1％～0.4％，Nb：0.01％～0.03％，N≤0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质。优点是：采用低碳降低相变后硬相马氏体中的碳含量从而缩小软硬相之间的性能差异，而由于马氏体中碳含量降低而导致的强度损失可通过马氏体的体积分数、形态、分布控制以及Cr、Mo的固溶强化作用来弥补。Mo的固溶强化作用来弥补。Mo的固溶强化作用来弥补。

【技术实现步骤摘要】
具有高局部成形性的780MPa级双相钢及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种具有高局部成形性的780MPa级双相钢及制备方法。

技术介绍

[0002]车身轻量化是最常用的降低排放、提高安全性的手段，汽车车身轻量化成为汽车技术研究的热点问题。在降低车身质量、节能减排的同时，还必须提高车身强度、刚度并优化结构以保证汽车的行驶安全性。因此，高强度钢板的使用比例越来越高，成为汽车轻量化的发展方向。传统高强钢一般是通过固溶强化、析出强化和晶粒细化来提高强度，而先进的高强钢，如双相钢则是通过相变组织强化来达到较高的强度，组织中含有的软相铁素体提供良好的塑性和较高的应变硬化特性，硬相马氏体提供必要的强度。双相钢由于其高性价比、高强度和高塑性的均衡性，拓宽了其在汽车车身材料使用上的应用范围。
[0003]随着强度的升高，双相钢塑性下降，材料在经过剪切工艺后，如落料、冲孔等，在后续的成形过程中边部开裂问题严重，如边部成形开裂、扩孔翻边开裂、小半径弯曲开裂等，造成废品率显著上升。这些成形缺陷往往会导致后续冲压开裂或保留到最终成形零件中，因而直接影响构件的安全性能和疲劳性能。先进高强钢的局部成形性包括扩孔翻边性能、弯曲性能、剪切边成形性能以及边部裂纹敏感性等。以上开裂问题不同于颈缩失效，不能单纯依据材料的屈服强度、抗拉强度和延伸率等整体成形性能指标进行准确预测，必须结合材料局部成形性能对其进行有效评估，如扩孔试验和各种弯曲试验。有研究发现先进高强钢单轴拉伸试验的断口承载了材料发生局部塑性变形以及应变局部化的某些特征，尤其是断口减薄率这一参数与扩孔率有明确的线性相关性，即可利用单轴拉伸试样的断口减薄率来评估和预测材料的局部成形性能。
[0004]通常，先进高强钢的微观组织比较复杂，以最常用的双相钢DP780为例，包含了铁素体和马氏体两种相。铁素体较软，是基体相；而马氏体较硬，是强化相，这两种相在力学性能上和理化性能上的较大差异，使得马氏体相的体积含量、颗粒大小、形状分布等微观结构会对宏观材料的性能产生很大影响。在成形过程中，硬相马氏体通常在初始阶段发生弹性变形，而软相铁素体则发生塑性变形。随着变形程度的增加，马氏体才进一步发生塑性变形，由此造成铁素体和马氏体之间的应变存在分配不均匀现象，而且马氏体的变形比铁素体小，导致两相之间的变形不均匀以及变形协调能力差的问题。传统DP780虽然具有较高的加工硬化特性以及优异的延展性，但是在翻边、弯曲以及剪切边等局部成形过程中仍然会出现超出预期的各种开裂问题，因此限制了这类产品的大范围应用，尤其是在对局部成形性能有较高要求零件上的应用。
[0005]与此同时，新一代高延展性DP780(DH780)，由于在微观组织设计中引入了少量的贝氏体和残余奥氏体而使材料的整体成形性能包括延伸率和应变硬化能力都有了显著的提升，但是对于扩孔翻边、弯曲、剪切边等对局部成形性能有较高要求的成形方式并没有较大的提升，甚至会恶化其局部成形性性能。这主要是由于少量残余奥氏体的存在会在成形过程中通过TRIP效应发生马氏体相变，而由此产生的马氏体中碳含量相对较高，硬度相应
也较高，更容易在对局部成形能力有一定要求的变形过程中产生应力集中或加剧变形的不均匀性和不协调性。
[0006]另外，高延展性DP780一般多采用相对高碳含量设计以满足组织中含有少量残余奥氏体，由此往往导致多相组织分布不均匀性，易产生带状组织，从而影响材料的局部成形性能。
[0007]综上，传统DP780由于软相铁素体和硬相马氏体之间的硬度差异较大，变形过程中软硬两相之间的应变存在分配不均匀的现象，由此导致两相之间变形不均匀以及变形协调能力差的问题。
[0008]新一代高延展性DP780(DH780)，虽然通过改进组织设计实现了延伸率和加工硬化指数的提升，但是由于少量残余奥氏体的存在会在成形过程中通过TRIP效应发生马氏体相变，而由此产生了含碳量较高的马氏体，硬度相应也较高，更容易在变形过程中产生应力集中或加剧变形的不均匀性和不协调性。
[0009]对于传统DP780和新一代高延展性DP780，铁素体相的内部也存在不均匀性，相界附近的铁素体比晶粒内部的铁素体有更高的硬度，变形时晶内和相界处铁素体的硬化程度不同也会加剧变形的不均匀性。新一代高延展性DP780，由于采用相对高碳含量的设计，微观结构中易产生带状组织，由此导致多相组织分布的不均匀性。
[0010]以上这些都将导致整体材料的变形局部化，若材料的局部成形性能较差就会在成形过程中过早发生开裂。
[0011]鉴于此，在传统双相钢的基础上，通过组织调控来实现材料翻边、弯曲以及剪切边成形性能的显著提升，即提高材料的局部成形性，从而实现双相钢性能的均衡性，满足不同成形特征要求零件的应用需求，进一步扩大双相钢的应用范围。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供一种具有高局部成形性的780MPa级双相钢及制备方法，在保持传统DP780双相钢原有整体成形性的同时，提升其局部成形性，解决传统双相钢和新一代双相钢在冲压成形过程中存在由于局部成形性较低而导致的各种开裂问题，提升延伸率和n值。利用晶粒细化和组织调控的方式，改善原材料在冷轧过程中的边部开裂敏感性，极大地降低冷轧过程中边部开裂风险，有效避免返工和降级。
[0013]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0014]一种具有高局部成形性的780MPa级双相钢，钢中化学成分按质量百分比计为：
[0015]C：0.08％～0.12％，Si：0.45％～0.75％，Mn：1.6％～2.0％，P≤0.02，S≤0.01，Al≤0.1％，Cr：0.1％～0.4％，Mo：0.1％～0.4％，Nb：0.01％～0.03％，N≤0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，0.4％≤Cr+Mo≤0.6％；0.05％≤C
‑
0.125Mo
‑
0.129Nb≤0.1％。
[0016]钢的微观组织按体积百分比计：铁素体70％～80％，马氏体20％～30％。
[0017]钢的微观组织中，铁素体晶粒尺寸3～6μm，马氏体呈岛状分布，马氏体岛尺寸＜5μm。
[0018]所述的铁素体中弥散分布有含铌纳米碳化物析出相，含铌纳米碳化物析出相的尺寸为5～10nm。
[0019]该微合金化双相钢的力学性能：屈服强度440～550MPa，抗拉强度：780～900MPa，
A80纵向断后延伸率≥14％，A80纵向应变硬化指数n≥0.11，单轴拉伸断口减薄率≥50％。
[0020]该微合金化双相钢中各元素的作用：
[0021]C元素可以增加钢的淬透性，保证形成马氏体组织。此外C也可以起到固溶强化和析出强化作用，并随着C元素的增加而效果显著。但是过量的C元素也会带来韧性和塑性下降的问题，并恶化材料的焊接性能。因此设计C含量0.08％～0.12％，限定C含量的上限确保材料具有良好的塑性和焊接性能，限定C含量下限确保材料中形成足够体积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高局部成形性的780MPa级双相钢，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比计为：C：0.08％～0.12％，Si：0.45％～0.75％，Mn：1.6％～2.0％，P≤0.02，S≤0.01，Al≤0.1％，Cr：0.1％～0.4％，Mo：0.1％～0.4％，Nb：0.01％～0.03％，N≤0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，0.4％≤Cr+Mo≤0.6％；0.05％≤C
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0.125Mo
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0.129Nb≤0.1％。2.根据权利要求1所述的一种具有高局部成形性的780MPa级双相钢，其特征在于，钢的微观组织按体积百分比计：铁素体70％～80％，马氏体20％～30％。3.根据权利要求1所述的一种具有高局部成形性的780MPa级双相钢，其特征在于，钢的微观组织中，铁素体晶粒尺寸3～6μm，马氏体呈岛状分布，马氏体岛尺寸＜5μm。4.根据权利要求2所述的一种具有高局部成形性的780MPa级双相钢，其特征在于，所述的铁素体中弥散分布有含铌纳米碳化物析出相，含铌纳米碳化物析出相的尺寸为5～10nm。5.根据权利要求1所述的一种具有高局部成形性的780MPa级双相钢，其特征在于，该微合金化双相钢的力学性能：屈服强度440～550MPa，抗拉强度：780～900MPa，A80纵向断后延伸率≥14％，A80纵向应变硬化指数n≥0.11，单轴拉伸断口减薄率≥50％。6.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：卜凡征，郭强，吴庆美，王少新，王霆，肖景江，缪心雷，
申请(专利权)人：鞍钢蒂森克虏伯汽车钢有限公司，
类型：发明
国别省市：