一种高强度复相钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度复相钢板，其微观组织包括贝氏体和马氏体，且其化学元素质量百分含量为：C：0.175～0.215%，Si：0.15～0.55%，Mn：1.60～2.00%，Al：0.015～0.040%，Ti:0.005～0.020%，Nb:0.01-0.03%，N：≤0.006%，余量为铁和其他不可避免杂质。相应地，本发明专利技术还公开了该高强度复相钢板的制造方法，其中控制冷却步骤采取水冷→空冷→水冷分段式进行，其中第一段水冷速度≥100℃/s，第二段空冷温度控制在680～720℃，空冷时间为4～6s，第三段水冷速度≥75℃/s，终冷温度控制为≤250℃。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种合金钢板及其制造方法。
技术介绍
传统的汽车用低强度钢(LSS)和高强度钢(HSS)主要有无间隙原子钢(IF)、高强度无间隙原子钢(IF-HS)、普碳软钢(MILD)、各向同性钢(IS)、烘烤硬化钢(BH)、碳锰钢(C-Mn)以及低合金高强度钢(HSLA)、双相钢(DP)和相变诱发塑性钢(TRIP)等部分低强度级别钢。传统的高强钢大多通过固溶、析出和细化晶粒作为强化钢种的主要手段。随着汽车产业的发展以及能源危机和环境问题的日益加剧，一方面对于车辆节能环保与安全性能的呼声越来越高，另一方面对于车辆自重越来越轻以提高燃油经济性的要求也逐渐显现， 于是先进高强度钢(AHSS)或者超高强度钢(Ultra-HSS)就应运而生。通常抗拉强度大于600MPa的钢种定为先进高强度钢(AHSS)或者超高强度钢，主要划分为以下五大类低合金高强度钢、双相钢、相变诱发塑性钢、复相钢(CP)、马氏体钢(MP)。先进高强钢主要通过控制相变来实现强化目的，一般这些钢板的微观组织中含有马氏体、贝氏体和/或残余奥氏体。先进高强钢兼具较高的强度和较好的成形性，特别是加工硬化指数高，有利于提高冲击过程中的能量吸收，在达到成品钢减重的同时也能保证钢结构的安全性能。具有较高的抗拉强度和较低的屈强比的复相钢板的微观组织中含有至少两种以上的相，因而被称之为复相钢。复相钢中常见的微观组织为贝氏体、马氏体、铁素体和一定含量的残余奥氏体及细小析出物。例如公开号为CN1451776A，公开日为2003年10月29日，名称为“锰-硅-铬系空冷粒状贝氏体/铁素体复相钢”的中国专利文献涉及了一种具有贝氏体/铁素体微观组织的复相钢，其采用C、Mn、Si作为主要合金元素，各化学元素质量百分配比为C:0. 06 O. 13% ；Mn: I. 90-2. 60% ；Si:0. 60-1. 50% ；0 < Cr ^ 2. 0% ；V ( O. 15% ；A1 ( O. 25% ；0 < Nb ^ O. 15% ；V 彡 O. 15% ；0 < Ti ^ O. 10% ；B ( O. 015% ；0 < N ^ O. 10% 及 Ni 彡 I. 2%, Mo ( O. 8%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。该专利技术钢种在空冷过程中得到由非连续状的仿晶界型铁素体与粒状贝氏体构成的复相组织。该专利文献所涉及的复相钢含有较高的硅锰含量，还并加了铬，并具有较高含量的微合金元素和硼元素。另外，公开号为CN1793401A，公开日为2006年6月28日，名称为“一种抗拉强度780MPa级复相钢板及制造方法”的中国专利文献公开了一种具有贝氏体与马氏体复相组织的钢材料，其化学成分按质量百分数计为0. 13 O. 17%C、0. 20 O. 40%Si、l. 30 I.50%Mn、0. 02 O. 03%Nb,余量为Fe，组织为粒状贝氏体与马氏体复相组织，其中粒状贝氏体体体积分数为90 95%，马氏体体积分数为10 5%。其通过控轧控冷工艺进行轧制，控制开轧温度1100 1150°C，终轧温度800 850°C ;控制第一段冷却速度40 70°C /s，冷却后温度550 610°C，第二段冷却速度220 360°C /s ;冷却后进行卷取，卷取温度20 250O。公开号为KR1020110046689，公开日为2011年5月6日，名称为“具有优异的低屈服比性能钢板及其制造方法”的韩国专利文献公开了一种低屈强比钢，其化学元素的质量百分配比为C:0. 04-0. 08%, Si :0-0. 1%, Mn:1. 8-2. 0%, P:0. 015-0. 020%, Al:O. 1-0. 2%, Mo:0. 10-0. 20%, Ti:O. 01-0. 02% 及 N:0-0. 006%,并选择添加 Cr:O. 1-0. 2%, V:O. 01-0. 05%,B:0. 0005-0. 0015%中的一种或一种以上。其采用的工艺是轧制终轧温度为900°C，卷取温度 560。。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该钢板通过适当的成分设计并辅以轧制及轧后分段冷却工艺，以获得复相组织，使其具有较低的屈强比、较高的强度、较好的形变性能、优良的成形性、优良的能量吸收性能及良好的残余形变性能。为达到上述专利技术目的，本专利技术提供了一种高强度复相钢板，其包括贝氏体和马氏体，且其化学元素质量百分含量为C :O. 175 O. 215%，Si :0. 15 O. 55%，Mn : I. 60 2. 00%，Al :0. 015 O. 040%，Ti:O. 005 O. 020%，Nb:O. 01 O. 03%，K O. 006%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。本专利技术所述的高强度复相钢板中的各化学元素设计原理如下碳碳是确保钢板组织形成和强度级别的关键元素。在本技术方案中，由于需要获得贝氏体和马氏体复相组织，因此碳的含量不能太低，否则在后续极快的轧后冷却速度中可能会导致共析铁素体的析出。因此将碳含量控制在O. 175 O. 215%。硅硅对于本专利技术所述的复相钢来说是一个很重要的合金元素，因为硅能促进无碳贝氏体和粒状贝氏体的形成，同时考虑到生产成本因素，本专利技术控制硅含量为O. 15 O. 55%。锰锰可以稳定奥氏体组织，其能力仅次于合金元素镍，同时也是一种廉价的稳定奥氏体与强化合金元素，并且锰能够增加钢的淬透性，降低贝氏体和马氏体形成的临界冷速，从而能有效地降低轧后分段冷却中第一段水冷的冷却速度，进而利于得到贝氏体或者马氏体组织。不过，锰元素在钢板中具有较高的偏析倾向，不宜添加过多的锰元素。另外锰元素在钢中还可以和铝一起共同起到脱氧的作用，且钢板的强度级别也取决于锰的加入量。因此，综合考虑，本专利技术中锰的含量应控制在I. 60 2. 00%ο铝铝是强脱氧元素。为了保证钢中的氧含量尽可能地低，需要添加一定含量的铝，并且脱氧后多余的铝还可以和钢中的氮元素能形成AlN析出物，其能提高钢板的强度并且在热处理加热时能细化钢的元素奥氏体晶粒度。所以，在本专利技术中将铝的含量控制在O. 015 O. 040%ο钛钛是强碳化物形成元素，在钢中加入微量的Ti有利于固定钢中的N，所形成的TiN能使钢坯加热时奥氏体晶粒不过分长大，从而起到细化原始奥氏体晶粒的目的。钛在钢中还可分别与碳和硫生成TiC、TiS Ji4C2S2等化合物，它们以夹杂物和第二相粒子的形式存在。钛的这些碳氮化物析出物在焊接时还可阻止热影响区晶粒长大，进而改善成品钢板的焊接性能。因此，本专利技术中添加O. 005 O. 020%的钛。铌银能显著提高钢的再结晶温度并实现晶粒细化。在热轧过程中铌的碳化物应变诱导析出能阻碍形变奥氏体的回复和再结晶，经控轧和控冷后的形变奥氏体组织得到细小的相变产物。添加适量的铌可以提高并保证钢的强度级别，但是较高的铌含量不利于获得低屈强比的钢板，因而在本专利技术中将铌含量设定为O. 01 O. 03%。氮氮是钢中残余的气体元素，其在钢中会和Al及微合金元素Nb、Ti、V等形成氮化物，提高强度，但会损害钢的韧性。本专利技术不利用N的析出强化，仅少量利用C形成碳化物强化钢。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度复相钢板，其特征在于，其微观组织包括贝氏体和马氏体，且其化学元素质量百分含量为：C：0.175～0.215%，Si：0.15～0.55%，Mn：1.60～2.00%，Al：0.015～0.040%，Ti:0.005～0.020%，Nb:0.01～0.03%，N：≤0.006%，余量为铁和其他不可避免杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱文，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：