一种低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢及其制备方法

技术领域

本发明属于冷轧板带生产技术领域，特别涉及适用于采用热镀锌机组生产的一种低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢，此外，本发明还涉及该低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢的制备方法。

背景技术

随着人们对能源节约以及材料服役安全意识的逐步提高，很多汽车制造商选择高强钢作为汽车用材，汽车行业采用热镀锌高强度钢板减薄钢板厚度的同时，能够提高汽车的耐蚀性、抗凹陷性、耐久强度、大变形冲击强度和安全性等，因此汽车用钢板必将朝着高强、高韧、耐蚀、易成型加工的方向发展。随着汽车车身对耐蚀性要求的提高，镀锌汽车板被越来越多的用于汽车生产。受到镀层电阻率和硬度较低以及点焊试样之间的接触面增大、接触电阻减小等影响，热镀锌焊接性能较连退同强度产品有所降低，同时由于热镀锌双相钢的马氏体是在镀锌后空冷阶段形成，马氏体淬硬性较高，导致软(铁素体)硬(马氏体)相硬度差异较大，不利于获得良好的扩孔性能。通过文献检索与低成本低点焊碳当量780MPa级镀锌双相钢制备方法相类似的文献有：

CN 109825768 A公布了一种780MPa级超薄规格热镀锌双相钢及其制备方法，其按重量百分比计的化学成分为：C:0.03％～0.07％，Si:0.001％～0.10％，Mn:1.00％～1.80％，P≤0.012％，S≤0.006％，Al:0.60～1.20％，Nb:0.010～0.050％，Ti:0.010～0.050％，Cr:0.10～0.30％，Mo:0.20～0.40％，N≤0.004％，Ni≤0.20％，Cu≤0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质；且C-0.003×Si+0.014×Mn-0.040×P-0.222×S+0.023×Ni+0.003×Cu-0.004×Mo≤0.085；Mo+Cr≥0.30。控制热轧终轧温度820～900℃，且控制热轧板的厚度为0.6～1.6mm；控制带钢的平均冷却速率≥20℃/s，卷取温度为550～650℃，控制冷轧压下率控制在30％～70％；热镀锌均热温度为780～850℃，保温时间为30～200s，保温后的带钢进行冷却，冷却速度≥30℃/s，退火炉内露点-15～-60℃，炉内氢气含量H2在1～10％，带钢入锌锅时的温度450～500℃，锌液温度450～470℃，锌液铝含量0.15～0.25％；热镀后冷却时带钢以≥15℃/s的冷速冷却至200℃以下。该利含有较高的Al含量(0.60～1.20％)，容易钢水变粘容易堵塞水口，同时Al

CN 109097705 A公布了一种800MPa级冷轧热镀锌双相钢及其生产方法，其按重量百分比计的化学成分为：C：0.05％-0.10％，Mn：1.60％-2.30％，Als:0.010-1.0％，Si：0.10％-0.60％，Nb：0.010-0.050％，Cr：0.05-0.30％，Mo：0.05-0.30％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质，且贵重金属元素Cr和Mo满足关系式：0.05≤Cr+Mo≤0.30，且C+Si/30+Mn/20≤0.22。钢水浇铸时过热度为15-30℃，板坯出炉温度1180-1300℃，加热时间为150min-300min，热轧终轧温度为850-950℃，带钢温度≥620℃以上时，带钢的平均冷却速率为≥15℃/s，卷取温度为500-620℃。带钢冷轧压下率控制在40％-70％，热镀锌均热温度为760-840℃，其中温度≤760℃的加热速度≤5℃/s，760-840℃保温时间60-300s，冷却速度≥15℃/s，退火炉内露点0～-40℃，炉内H2含量为1-5％，H2O/H2≤1.0，带钢入锌锅温度440-500℃，锌液温度450-470℃，锌液铝含量0.15-0.25％。该专利含有较多贵金属元素Mo和Nb等导致合金成本增加，较高的Al含量(0.60～1.20％)容易钢水变粘容易堵塞水口，同时Al2O3夹杂偏高导致钢水纯净度下降。

CN 109943765A公开了一种800MPa级高屈强比冷轧双相钢及其制备方法，其化学成分质量百分比为：C：0.08-0.10％、Si：0.6-0.8％、Mn：1.8-2.0％、Cr：0.6-0.8％、Als：0.03-0.06％、Nb：0.04-0.06％、P≤0.02％、S≤0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；将铸坯或铸锭加热至1180-1260℃温度范围内，由粗轧机对铸坯或铸锭进行轧制5-10道次，粗轧后铸坯或铸锭厚度为30-50mm，再由热连轧机组进行轧制5-7道次，轧至所需厚度后，在T1温度范围内卷取成钢卷，T1温度范围为540-620℃；冷轧压下率为50-75％，将酸洗冷轧步骤处理好的冷轧钢，先缓慢加热至170℃后，快速升温至T2温度范围内，保温90～160s；以V1的速度冷却至T3温度范围后，以V2的冷却速度快速冷却至T4温度范围内，过时效处理350～700s后冷却至室温；T2温度范围为830～850℃，T3温度范围为640～700℃，T4温度范围为300～340℃；V1的取值范围为5-7℃/s，V2的取值范围为36-60℃/s。该专利Si含量较高不利于获得良好的表面质量，同时其为冷轧连退产品与热镀锌产品有较大差异。

基于此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明严格控制C含量(0.04％～0.08％)、P含量(≤0.010％)和S含量(≤0.003)，有利于降低点焊碳当量(Ceq(spot)＝C+Si/30+Mn/20+2P+4S)改善焊接性能；同时通过降低C含量，配合以恰当的轧制、热镀锌工艺获得数量较多但硬度较低的马氏体(降低转变前单位奥氏体内的C及合金含量)保证强度的同时降低了软硬相硬度差，获得良好的扩孔性能。用较低的Si含量以降低对镀层质量的影响，适量的Mn、Cr元素提高淬透性保证强度。无Mo、Ni等贵重合金元素的添加，有利于控制成本。

具体地，根据本发明的一方面，提供一种低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢，其包括以下质量百分比的成分：C：0.04％～0.09％，Si：0.25％～0.70％，Mn：1.55％～2.00％，P≤0.010％，S≤0.003％，Als：0.01％～0.070％，N≤0.0050％，Nb：0.010～0.040％，Cr：0.30～0.70％其余元素是Fe及不可避免的杂质。

在本发明的实施例中，低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢包括以下质量百分比的成分：C：0.05％～0.08％，Si：0.35％～0.50％，Mn：1.65％～1.90％，Nb：0.015％～0.030％，Al：0.025％～0.055％，Cr：0.35％～0.55％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.0035％，余量为Fe及不可避免杂质。

根据本发明的另一方面，提供一种低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢的制备方法，其包括以下步骤：a.冶炼工序：对包括以下质量百分比的成分的低成本低点焊碳当量780MPa级镀锌双相钢的化学成分进行冶炼得到板坯：C：0.04％～0.09％，Si：0.25％～0.70％，Mn：1.55％～2.00％，P≤0.010％，S≤0.003％，Als：0.01％～0.070％，N≤0.0050％，Nb：0.010～0.040％，Cr：0.30～0.70％其余元素是Fe及不可避免的杂质；b.热轧工序：将板坯经过加热、除鳞、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷；c.酸轧工序：将热轧卷经过酸洗后，冷轧成为预定厚度的薄带钢；d.热镀锌工序：对冷轧薄钢带进行分段加热，均热保温第一预定时间后依次进行缓慢冷却和快速冷却，均衡保温第二预定时间后进入锌池进行镀锌处理第三预定时间，出锌池后冷却至室温，制得低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢。

在本发明的实施例中，步骤b包括：将板坯加热至1230±20℃进行奥氏体化，保温5.0h后进行除鳞、粗轧，中间坯厚度为38±2mm；精轧开轧温度≥1030℃，终轧温度≥845℃；层流冷却采用前段冷却方式，卷取温度为480～560℃，热轧厚度为3.00～6.00mm。

在本发明的实施例中，步骤c中，预定厚度为0.7-2.5mm，冷轧压下率为60％-78％。

在本发明的实施例中，冷轧压下率随着材料冷轧厚度的升高逐步减小，冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，原料厚度进行相应调整，冷轧压下率约降低3％。

在本发明的实施例中，步骤d包括：先分别以第一加热速率和第二加热速率将冷轧薄钢带分段加热至700℃和800～840℃；均热保温所述第一预定时间后分别以第一冷却速率和第二冷却速率依次缓慢冷却至700～735℃和快速冷却至450～470℃后，均衡保温所述第二预定时间后进入锌池进行镀锌处理所述第三预定时间，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。

在本发明的实施例中，所述第一预定时间为40～110s，所述第二预定时间为60～120s，第三预定时间为8～25s，第一加热速率为5～20℃/s，第二加热速率为0.3～4℃/s，第一冷却速率为0.8～6.5℃/s，第二冷却速率为12～30℃/s。

在本发明的实施例中，机组速度为70-130m/min，平整延伸率范围为0.20～0.50％。

在本发明的实施例中，机组速度随着材料冷轧厚度的增加逐步减小，冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，机组速度进行相应调整，机组速度降低10m/min；材料厚度每增加0.3mm，平整延伸率降低0.05％。

本发明通过严格控制C含量(0.04％～0.08％)、P含量(≤0.010％)和S含量(≤0.003)，有利于降低点焊碳当量(Ceq(spot)＝C+Si/30+Mn/20+2P+4S)、改善焊接性能、优化冲压及扩孔性能；本发明通过采用较低的Si含量以降低对镀层质量的影响，适量的Mn、Cr元素提高淬透性保证强度。本发明无Mo、Ni等贵重合金元素的添加，有利于控制成本，具有良好的冲压和扩孔翻边性能，同时根据产品厚度规格对各工艺进行调控，通过柔性控制使得产品组织性能稳定性更佳。

附图说明

图1示出了本发明提供的一种低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢的制备方法的流程示意图；

图2示出了本发明提供的低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢的光学显微镜图；以及

图3示出了本发明提供的低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。

根据本发明的一个方面，提供一种低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢，其包括以下质量百分比的成分：C：0.04％～0.09％，Si：0.25％～0.70％，Mn：1.55％～2.00％，P≤0.010％，S≤0.003％，Als：0.01％～0.070％，N≤0.0050％，Nb：0.010～0.040％，Cr：0.30～0.70％其余元素是Fe及不可避免的杂质。其中，Als是指固溶到铁基体中的有效Al。

在本发明的实施例中，低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢包括以下质量百分比的成分：C：0.05％～0.08％，Si：0.35％～0.50％，Mn：1.65％～1.90％，Nb：0.015％～0.030％，Al：0.025％～0.055％，Cr：0.35％～0.55％，P≤0.008％，S≤0.002％，N≤0.0035％，余量为Fe及不可避免杂质。

上述的低成本低点焊碳当量780MPa级镀锌双相钢的屈服强度为450～510MPa，抗拉强度为790～835MPa，伸长率A80为16.0～21.0％，屈强比为0.53-0.65，扩孔率为35％-50％；其组织由35％-40％的铁素体(平均晶粒尺寸为2.0μm)+60％-65％马氏体构成。

根据本发明的另一方面，提供一种低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢的制备方法，如图1所示，其包括以下步骤：

a.冶炼工序：对包括以下质量百分比的成分的低成本低点焊碳当量780MPa级镀锌双相钢的化学成分进行冶炼得到板坯：C：0.04％～0.09％，Si：0.25％～0.70％，Mn：1.55％～2.00％，P≤0.010％，S≤0.003％，Als：0.01％～0.070％，N≤0.0050％，Nb：0.010～0.040％，Cr：0.30～0.70％其余元素是Fe及不可避免的杂质；

b.热轧工序：将板坯经过加热、除鳞、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷；

c.酸轧工序：将热轧卷经过酸洗后，冷轧成为预定厚度的薄带钢；

d.热镀锌工序：对冷轧薄钢带进行分段加热，均热保温第一预定时间后依次进行缓慢冷却和快速冷却，均衡保温第二预定时间后进入锌池进行镀锌处理第三预定时间，出锌池后冷却至室温，制得低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢。

在本发明的实施例中，步骤a中，根据低成本低点焊碳当量780MPa级镀锌双相钢的化学成分进行冶炼，通过铸造成板坯。

在本发明的实施例中，步骤b中，将板坯经过加热、除鳞、粗轧、精轧和层流冷却后获得热轧卷；将其加热至1230±20℃进行奥氏体化，保温5.0h后进行除鳞、粗轧，中间坯厚度为38±2mm；精轧开轧温度≥1030℃，终轧温度≥845℃；层流冷却采用前段冷却方式，卷取温度为480～560℃，热轧厚度为3.00～6.00mm。

在本发明的实施例中，步骤c中，将热轧卷经过酸洗后，冷轧成为0.7-2.5mm的薄带钢，其冷轧压下率为60％-78％，随着材料冷轧厚度的升高冷轧压下率逐步减小，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，原料厚度进行相应调整，冷轧压下率约降低3％。

在本发明的实施例中，步骤d中，冷轧薄钢带先分别以5～20℃/s和0.3～4℃/s的加热速率分段加热至700℃和800～840℃；均热保温40～110s后分别以0.8～6.5℃/s及12～30℃/s的速率，依次缓慢冷却至700～735℃和快速冷却至450～470℃后，，均衡保温一段时间后进入锌池进行镀锌处理，其时间为8～25s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。机组速度为70-130m/min，随着材料冷轧厚度的增加机组速度逐步减小，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，机组速度进行相应调整，机组速度降低10m/min。平整延伸率范围为0.20～0.50％，材料厚度每增加0.3mm平整延伸率降低0.05％。

本发明通过严格控制各成分的含量，能够获得性能优异、成本低、稳定性佳的低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢。其中，各个合金元素在低成本低点焊碳当量780MPa级镀锌双相钢中发挥着不同的作用，具体如下：

C作为双相钢最重要的组分之一，碳元素主要影响退火过程中形成的奥氏体的体积分数，在奥氏体的形成过程当中，碳元素在奥氏体或铁素体中的扩散过程实际上起到了控制奥氏体晶粒长大的过程。随碳含量升高或临界区加热温度升高，奥氏体体积分数增加，进而冷却后所形成的马氏体相组织增加，材料的强度增加C含量过低时，奥氏体的稳定性和马氏体淬硬性下降，导致强度偏低，双相钢中一般不低于0.02％；C含量过高时，双相钢的塑性和焊接性能下降，双相钢中一般不高于0.15％。因此，本发明C含量为0.04％～0.09％，优选为0.05％～0.08％。

Si在钢中起显著的固溶强化作用，并在相变过程中，有效抑制碳化物的析出，推迟珠光体转变等，但Si含量过高，会显著增加薄规格轧制时的变形抗力，并促进碳在富锰区的偏聚。在两相区保温时，有加速碳向奥氏体扩散的作用，对铁素体有显著的净化作用，提高了双相钢中铁素体纯净度，促进铁素体的形成，扩大铁素体形成的工艺窗口，从而得到较低的屈强比。另一方面，硅含量过高会提高马氏体的脆性，造成韧性变差，并在钢板表面形成的高熔点氧化物而影响钢板表面质量，需要尽量降低钢中的硅含量。因此，本发明Si含量为0.25％～0.70％，优选为0.35％～0.50％。

Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，也是钢中常用的固溶强化元素，双相钢中一般不低于1.20％。Mn既可与C结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用，也可溶于基体中增强固溶强化效果。Mn易与S结合形成高熔点化合物MnS，从而消除或削弱由于FeS引起的热脆现象，改善钢的热加工性能。Mn可以提高奥氏体稳定性，使C曲线右移，从而显著降低马氏体的临界冷却速率。但Mn含量过高时，易在退火过程中向表面富集，形成大量锰化物，从而导致表面镀锌质量下降。因此，在本发明中Mn含量为1.55％～2.00％，优选为1.65％～1.90％。

Cr可以代替Mn，提高钢的强度，减少偏析。也可以抑制珠光体转变，显著提升钢铁材料的淬透性，有利于获得足够数量的马氏体而确保前度。此外，本发明中加入一定量的Cr，还可以改善表面质量。加入Cr后，Cr可以在氧化铁皮与铁基体的交界处与氧反应并聚集，生成致密的富(Fe,Cr)2O3或者(Fe,Cr)3O4尖基石膜，富Fe-Cr尖基石膜的存在阻碍了氧的扩散，降低了氧化铁皮的生成，因此加入Cr可以有效减少氧化铁皮厚度以及AlN的形成，并改善氧化铁皮的附着性能从而可以有效较少氧化铁皮压入造成的压坑麻点缺陷。因此，在本发明中Cr含量为0.30～0.70％，优选为Cr：0.35～0.55％。

Al是钢中常见的脱氧剂，同时可以形成AlN钉扎晶界，从而起到细化晶粒的作用；另外，Al与Si作用相似，可以抑制碳化物析出，从而使奥氏体充分富碳。因此，本发明中Al含量为0.010％～0.070％，优选为0.025～0.055％。

Nb在双相钢中主要以NbC形式存在，具有显著晶粒细化和弥散沉淀强化的作用。在热镀锌退火加热过程中，未溶解NbC颗粒可以钉扎铁素体晶界，从而起到细化晶粒的作用；退火温度增加至两相区时，NbC溶解温度较低，故充分溶解于基体中，同时固溶C原子向奥氏体中富集以提高其稳定性；在冷却过程中，铁素体中的NbC将重新析出，从而生产明显的沉淀强化。因此，Nb含量为0.01～0.04％，优选为0.015～0.030％。P为钢中的杂质元素，易于在晶界偏聚，弱化晶间结合力，在快速凝固过程中，P含量偏高容易导致铸坯开裂，同时P元素显著降低点焊性能，为了获得良好的点焊效果需严格控制P含量。因此，本发明中P含量为≤0.010％，优选为≤0.008％。

S为钢中的杂质元素，易在晶界产生偏聚，且与钢中的Fe形成低熔点的FeS，降低钢材的韧性，在快速凝固过程中，易导致铸坯表面出现细小微裂纹。同时S元素显著降低点焊性能，为了获得良好的点焊效果需严格控制S含量。因此，本发明中S含量为≤0.003％，优选为≤0.002％。

N在钢中的杂质元素，由于其原子尺寸较小容易进入铁元素间隙处显著提升晶格畸变大幅增加强度，但会明显恶化钢的塑韧性。同时N容易与钢中的Al、B、Ti结合形成AlN、BN和TiN等第二相强化的同时恶化钢的塑韧性，尤其是N含量过高时与Ti结合液析TiN尺寸可达微米级，不但起不到强化的作用还会造成应力集中形成裂纹源，需严格控制N元素的含量。因此，本发明中N含量为≤0.0050％，优选为0.0035％。

以下通过具体实施例进一步说明本发明：

本实施例提供了四组低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢，其化学成分如表1所示：

表1低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢化学成分(wt.％)

上述成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢板的制备方法，具体工艺如下：

A、冶炼工序：经过冶炼工艺，制备如表1所示化学成分的780MPa级低点焊碳当量合金化镀锌双相钢铸坯。

B、热轧工序：将板坯经过加热、除鳞、热轧和层流冷却后获得热轧卷，具体热轧工艺参数如表2所示。

其终轧温度≥845℃，层流冷却采用前段冷却方式，卷取温度为480～560℃。

C、酸轧工序：将热轧卷酸洗后，冷轧成薄带钢，其热轧板厚度、冷硬卷厚度及冷轧压下率见表3所示。

D、热镀锌工序：冷轧薄钢带先分别以5～20℃/s和0.3～4℃/s的加热速率分段加热至700℃和800～840℃；均热保温40～110s后分别以0.8～6.5℃/s及12～30℃/s的速率，依次缓慢冷却至700～735℃和快速冷却至450～470℃后，，均衡保温一段时间后进入锌池进行镀锌处理，其时间为8～25s，出锌池后以≥5℃/s的速度冷却至室温。机组速度为70-130m/min，随着材料冷轧厚度的增加机组速度逐步减小，其冷轧薄带钢厚度规格每增加0.3mm，机组速度进行相应调整，机组速度降低10m/min。平整延伸率范围为0.20～0.50％，材料厚度每增加0.3mm平整延伸率降低0.05％。具体热镀锌工艺参数如表4所示。

表2成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢热轧主要工艺参数

表3成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢冷轧原料、成品及压下率

表4成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢主要工艺参数

经上述工艺制备的成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢其微观组织如图2至图3所示。按照GB/T228-2010《金属材料室温拉伸试验方法》测试上述成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢力学性能，按照Ceq(spot)＝C+Si/30+Mn/20+2P+4S计算点焊碳当量，具体见表5所示：

表5成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢

由此可见，通过本发明，能够获得低成本低点焊碳当量780MPa级热镀锌双相钢。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。