一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼及其制造方法，其按重量百分比（wt.%）化學(xué)成分為：C：0.10%～0.20％，Si：0.20%～0.80%，Mn：1.4%～2.2%，Cr：0.30%～0.80%，Ni：0.08%～0.20%，Cu：0.20%～0.50％，V：0.08%～0.15%，Ti：0.01%～0.03%，B：0.0005%～0.003%，Al：0.015%～0.045%，P≤0.020%，S≤0.007％，N≤0.008%，余量為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。方法：冶煉-連鑄-再加熱-熱軋-冷軋-退火-平整，退火采用氣冷+過時(shí)效的連續(xù)退火方式可以生產(chǎn)1.0mm～1.4mm具有耐候性的冷軋馬氏體鋼，鋼板屈服強(qiáng)度達(dá)到1000MPa以上，抗拉強(qiáng)度在1100MPa以上，延伸率A50mm%在5%以上，不需要帶有水淬能力的連續(xù)退火設(shè)備，適用于集裝箱和成形要求不高的車門防撞桿等零件。
【專利說明】一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高強(qiáng)度冷軋鋼板生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及具有耐候性的冷軋馬氏體鋼 及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益加劇，節(jié)能和安全并重成為集裝箱、汽車等行業(yè) 的主要考慮。集裝箱用鋼、汽車用鋼等需求趨向于高強(qiáng)度化、輕量化和薄量化發(fā)展。在抗拉 強(qiáng)度大于780MPa的高強(qiáng)度鋼領(lǐng)域，相變強(qiáng)化是強(qiáng)化的首選手段，利用相變強(qiáng)化，可以生產(chǎn) 出雙相鋼、復(fù)相鋼和馬氏體鋼等一系列高強(qiáng)鋼產(chǎn)品，其中馬氏體鋼強(qiáng)度最高，屈服強(qiáng)度最高 可達(dá)1200MPa以上。
[0003] 目前冷軋馬氏體鋼通常采用帶有水淬功能的連續(xù)退火機(jī)組生產(chǎn)，而世界上具有水 淬冷卻功能的連續(xù)退火機(jī)組屈指可數(shù)，比較著名的有日本的JFE和瑞典的SSAB，國內(nèi)則只 有寶鋼有此類機(jī)組和產(chǎn)品。對(duì)于國內(nèi)大多數(shù)鋼廠還不具備水淬+回火連退線的情況下，利 用國內(nèi)鋼廠現(xiàn)有連退設(shè)備采用快冷+過時(shí)效的方法獲得冷軋馬氏體鋼成為國內(nèi)科研人員 研發(fā)的重點(diǎn)。
[0004] 通過查新檢索到如下相關(guān)專利和論文：
[0005] CN101558178A公開了具有高屈強(qiáng)比和優(yōu)良耐候性的冷軋鋼板。其化學(xué)成分為： CO. 08% ?0. 20%，SiO. 1% ?0. 5%，MnO. 9% ?2. 0%，P < 0. 020%，S < 0. 010%，A10. 02% ? 0· 07%，NbO. 03% ?0· 06%，NiO. 05% ?0· 30%，CuO. 2% ?0· 5%，CrO. 3% ?0· 6%，B0. 001% ? 0. 004%，CoO. 02%?0. 08%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該文獻(xiàn)公開的技術(shù)在850°C至 950°C的精軋溫度熱軋；以每秒20°C至40°C的冷卻速率冷卻；在500°C至650°C卷?。辉?500°C至A 1轉(zhuǎn)變點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)連續(xù)退火。該技術(shù)的各實(shí)施例生產(chǎn)的鋼板的屈服強(qiáng)度最大 為850MPa，低于lOOOMPa，而本發(fā)明的目標(biāo)是屈服強(qiáng)度達(dá)到IOOOMPa的具有耐候性的冷軋馬 氏體鋼。
[0006] CN101041879A公開了熱軋超高強(qiáng)度馬氏體鋼及其制造方法。其化學(xué)成分為： CO. 15% ?0· 25%，Si 彡 L 00%，MnO. 5% ?2. 5%，AKX 010% ?0· 060%，N 彡 0· 010%，P 彡 0· 020%， S彡0. 005%，Ti彡0. 03%，V彡0. 05%或Nb彡0. 05%中的一種或幾種，其余為Fe和不可避 免的雜質(zhì)。該文獻(xiàn)公開的技術(shù)將鋼坯加熱至1130°C?1230°C，保溫時(shí)間按有效厚度0. 8? 1. 5min/mm計(jì)算；在奧氏體再結(jié)晶區(qū)采用一個(gè)或多個(gè)道次將所述鋼坯軋制成中間坯；在奧 氏體未再結(jié)晶區(qū)，即低于T nr溫度但高于Ari轉(zhuǎn)變點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)（750°C?900°C )，采用一 個(gè)或多個(gè)道次，將上述鋼板軋制成最終厚度的鋼板；以不低于50°C /s的冷卻速度將所述 的軋制成最終厚度鋼板快速冷卻至低于Ms點(diǎn)的冷卻終止溫度后空冷或卷取成鋼卷，或者 以不低于20°C /s的冷速先冷卻至650°C?750°C的中間溫度停留2?10秒，再以不低于 50°C /s的冷速冷卻至低于Ms點(diǎn)的冷卻終止溫度后空冷或卷取成鋼卷。對(duì)冷卻后的鋼卷或 鋼板進(jìn)行回火，回火溫度為150°C?250°C。該技術(shù)的各實(shí)施例生產(chǎn)的鋼板的屈服強(qiáng)度雖然 能夠達(dá)到lOOOMPa，但其為板厚I. 5_?4_的熱軋馬氏體鋼，而本發(fā)明的目標(biāo)是冷軋馬氏 體鋼板，鋼板厚度為I. Omm?I. 4mm。
[0007] 寶鋼發(fā)表的名為"連續(xù)退火工藝對(duì)冷軋馬氏體鋼板力學(xué)性能的影響"的論文中提 及的冷軋馬氏體鋼的化學(xué)成分為：〇. 138%c，0. 45%Si，I. 6%Mn，0. 02%Nb，0. 011%P，0. 003%S。 該文獻(xiàn)公開的技術(shù)為采用加熱、均熱、緩冷、水淬、酸洗、再加熱和回火等過程。雖然成分比 本發(fā)明低，但是其采用的是水淬+回火路線，對(duì)設(shè)備要求高，而且不具有耐候性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種一種具有耐候性的冷軋馬氏 體鋼及其制造方法，該鋼板屈服強(qiáng)度能夠達(dá)到IOOOMPa以上，滿足集裝箱和成形要求不高 的車門防撞桿等零件的需求。
[0009] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0010] 一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼，其特征在于，其按重量百分比（Wt. %)化學(xué)成 分為：C :0· 10% ?0· 20%，Si :0· 20% ?0· 80%，Mn :1· 4% ?2. 2%，Cr :0· 30% ?0· 80%，Ni : 0. 08% ?0. 20%，Cu :0. 20% ?0. 50%，V :0. 08% ?0. 15%，Ti :0. 01% ?0. 03%，B :0. 0005% ? 0· 003%，A1 :0· 015% ?0· 045%，P 彡 0· 020%，S 彡 0· 007%，N 彡 0· 008%，余量為 Fe 以及不可 避免的雜質(zhì)。
[0011] 本發(fā)明鋼元素設(shè)計(jì)理由如下：
[0012] C是直接影響臨界區(qū)處理后鋼中馬氏體的體積分?jǐn)?shù)和馬氏體碳含量。C含量太低， 在相同的連退工藝參數(shù)下兩相區(qū)的奧氏體量及奧氏體含碳量減少，得到的馬氏體量及強(qiáng)度 相應(yīng)下降，難于保證強(qiáng)度。C含量太高，塑韌性下降，焊接性能降低。本發(fā)明鋼中C含量控制 在 0· 10% ?0· 20%。
[0013] Si是固溶強(qiáng)化元素，可以提高淬透性，有利于得到細(xì)小分布均勻的馬氏體，同時(shí)還 可以擴(kuò)大臨界區(qū)范圍。Si含量過高不利于焊接性和板材表面質(zhì)量，過低固溶強(qiáng)化效果不好。 本發(fā)明鋼中Si含量控制在0. 20%?0. 80%。
[0014] Mn可以有效地提高臨界區(qū)加熱時(shí)形成的奧氏體島的淬透性，因而可以降低臨界區(qū) 加熱后獲得馬氏體所必需的冷卻速率。但是Mn含量過高，會(huì)造成鋼板帶狀組織嚴(yán)重，韌性 降低及各向異性等問題。本發(fā)明鋼中Mn含量控制在1. 4%?2. 2%。
[0015] Cr可以改善臨界區(qū)退火時(shí)所形成的奧氏體島的淬透性和提高鋼的耐大氣腐蝕性 能。當(dāng)Cr的量超過0. 80%時(shí)會(huì)導(dǎo)致裂隙腐蝕，并顯著增加生產(chǎn)成本，同時(shí)降低塑性和韌性。 本發(fā)明鋼中Cr含量控制在0. 30%?0. 80%。
[0016] Ni提高鋼的淬透性，提高鋼的耐大氣腐蝕能力，同時(shí)可以改善含Cu鋼易于產(chǎn)生的 熱脆問題，但是其價(jià)格昂貴。本發(fā)明鋼中Ni含量控制在0. 08%?0. 20%。
[0017] Cu是耐大氣腐蝕鋼中對(duì)提高耐大氣腐蝕性能最主要、最普遍使用的合金元素，此 外還能略提高鋼的強(qiáng)度。含量過高的銅鋼存在一個(gè)主要質(zhì)量問題，即熱脆。本發(fā)明鋼中Cu 含量控制在〇. 20%?0. 50 %。
[0018] V是強(qiáng)碳氮化物析出強(qiáng)化元素，可以提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)可以提高臨界區(qū)加熱時(shí)形 成的奧氏體的淬透性。含量過高時(shí)，析出物數(shù)量增加尺寸增大導(dǎo)致鋼的韌性降低。本發(fā)明 鋼中V含量控制在0. 08%-0. 15%。
[0019] Ti是一種強(qiáng)碳氮化物形成元素，所形成細(xì)小彌散分布的碳氮化物，起到細(xì)化奧氏 體晶粒的作用。本發(fā)明鋼中Ti含量控制在0. 01%?0. 03%。
[0020] B作為表面活性元素，吸附在奧氏體晶界上，延緩Y - α轉(zhuǎn)變的作用。當(dāng)硼含量 高于0. 003%，則會(huì)使鋼中產(chǎn)生的硼相沿奧氏體晶界析出，產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象。本發(fā)明鋼中B含量 控制在 0· 0005 ?0· 003%。
[0021] Al為脫氧和晶粒調(diào)整而加入的，能與氮結(jié)合，消除氮的危害，且可細(xì)化晶粒，當(dāng)鋁 加入過量時(shí)，鋼中形成的夾雜物數(shù)量增加而使鋼的可加工性劣化。本發(fā)明鋼中Al含量控制 在 0· 015% ?0· 045%。
[0022] N是冶煉過程中存在的元素，需要將其控制在一定的范圍。本發(fā)明鋼中控制 N^O. 008%〇
[0023] P和S為鋼中雜質(zhì)元素，顯著降低塑韌性和焊接性能，控制較低的P、S有利于提高 性能。本發(fā)明鋼中控制P彡〇. 020%，S彡0. 007%。
[0024] 本發(fā)明鋼具有耐候性的冷軋馬氏體鋼的制造方法，包括冶煉-連鑄-再加熱-熱 軋-冷軋-退火-平整，
[0025] ( 1)按照上述化學(xué)成分經(jīng)過冶煉工序，獲得鑄造板坯；
[0026] (2)熱軋：將所述鑄造板坯經(jīng)過再加熱、除鱗、粗軋、精軋、冷卻和卷取等熱軋工序， 制得熱軋板；其中連鑄坯再加熱溫度為1250°C以上，精軋開軋溫度1040°C?1KKTC，終軋 溫度910°C?950°C，卷取溫度為660°C?700°C ;
[0027] (3)冷軋：將熱軋板經(jīng)過酸洗后冷軋，制成冷軋薄板，冷軋壓下率為40%?70%。
[0028] (4)退火：退火溫度為780°C?840°C，慢冷出口溫度為680°C，快冷速度為35°C / s?60°C /s，快冷出口溫度為240°C?300°C，退火保溫時(shí)間為IlOs?170s ;過時(shí)效溫度為 380°C?430°C，過時(shí)效時(shí)間為200s?400s ;
[0029] (5)平整：平整延伸率不高于0· 6%。
[0030] 本發(fā)明通過合理的成分設(shè)計(jì)并配以適宜的連退工藝，采用氣冷+過時(shí)效的連續(xù)退 火方式就可以生產(chǎn)I. Omm?I. 4_具有耐候性的冷軋馬氏體鋼，鋼板屈服強(qiáng)度達(dá)到IOOOMPa 以上，抗拉強(qiáng)度在IlOOMPa以上，延伸率^^義在5%以上，不需要帶有水淬能力的連續(xù)退火 設(shè)備，適用于集裝箱和成形要求不高的車門防撞桿等零件，具有一定的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明鋼實(shí)施例2的金相組織示意圖。
[0032] 圖2為本發(fā)明鋼實(shí)施例2的連續(xù)退火工程應(yīng)力應(yīng)變曲線。
[0033] 圖3為本發(fā)明鋼的連續(xù)退火工藝示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0035] 本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)技術(shù)方案的組分配比，進(jìn)行冶煉-連鑄-再加熱-熱軋-冷 軋-退火-平整。本發(fā)明實(shí)施例鋼的冶煉成分見表1。本發(fā)明實(shí)施例鋼的主要工藝參數(shù)見 表2。本發(fā)明實(shí)施例鋼的性能見表3。本發(fā)明實(shí)施例鋼鹽霧腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見表4。
[0036] 表1本發(fā)明實(shí)施例鋼的冶煉成分（wt%)
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種具有耐候性的冷軋馬氏體鋼的制造方法，其特征在于，其按重量百分比（Wt. %) 化學(xué)成分為：C :0? 10% ?0? 20 %，Si :0? 20% ?0? 80%，Mn :1. 4% ?2. 2%，Cr :0? 30% ? 0. 80%，Ni :0. 08% ?0. 20%，Cu :0. 20% ?0. 50%，V :0. 08% ?0. 15%，Ti :0. 01% ?0. 03%，B : 0? 0005% ?0? 003%，A1 :0? 015% ?0? 045%，P 彡 0? 020%，S 彡 0? 007%，N 彡 0? 008%，余量為 Fe以及不可避免的雜質(zhì)。
2. -種如權(quán)利要求1所述具有耐候性的冷軋馬氏體鋼的制造方法，包括冶煉-連 鑄-再加熱-熱軋-冷軋-退火-平整，其特征在于， (1) 按照上述化學(xué)成分經(jīng)過冶煉工序，獲得鑄造板坯； (2) 熱軋：連鑄坯再加熱溫度為1250°C以上，精軋開軋溫度1040°C?1KKTC，終軋溫度 910°C?950°C，卷取溫度為 660°C?700°C ; (3) 冷軋：將熱軋板經(jīng)過酸洗后冷軋，制成冷軋薄板，冷軋壓下率為40%?70% ; (4) 退火：退火溫度為780°C?840°C，慢冷出口溫度為680°C，快冷速度為35°C /s? 60°C /s，快冷出口溫度為240°C?300°C，退火保溫時(shí)間為110s?170s ;過時(shí)效溫度為 380°C?430°C，過時(shí)效時(shí)間為200s?400s ; (5) 平整：平整延伸率不高于0. 6%。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK104419877SQ201310398282
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】劉志偉, 劉仁東, 陳昕, 劉鳳蓮, 郭曉宏, 叢勁松, 黃秋菊, 王靜, 楊玉, 金紀(jì)勇 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司