[发明专利]一种超深冲用低碳低硅冷轧热镀锌双相钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，主要涉及到制备一种高强度，超深冲的铁素体加马氏体冷轧热镀锌双相钢，在低碳钢中添加Cr和Mo元素，并采用织构预处理工艺，使得材料在具备一定的强度条件下，大幅度改善其深冲性能，同时控制Si含量≤0.05％(质量百分比)，充分提高了材料的热镀锌性能。

背景技术

冷轧双相钢因为具有高强度、高延伸率、高的加工硬化指数和连续屈服等特点，在现代汽车用钢中被越来越受关注。传统的双相钢主要用于汽车产品的加强件上，如保险杠、轮廓和支架等，为了更大幅度的减轻汽车自重，增加汽车面板或内板中高强钢的使用比例非常有必要。目前，用于汽车面板或内板的汽车用钢主要为IF钢，其抗拉强度最大约为440MPa，如果能将高强双相钢部分或全部代替IF钢，对于提高汽车用钢的综合力学性能、节约能源和降低冶炼成本是很有意义的。具有单相组织的IF钢r值一般在1.5以上，而传统的双相钢超深冲性能较差，r值基本在1.0以下，这对后续的冲压成形非常不利。传统冷轧双相钢中马氏体体积分数大约占20％-30％，较高比例的硬质相阻碍了有利于深冲性能的{111}纤维织构的发展，从而使得其深冲性能恶化。本发明一方面在成分设计上严格控制最终马氏体体积分数，另一方面通过织构预处理工艺强化{111}//RD方向织构，因此最终获得优异的综合性能。

r值反应的是材料的平面各向塑性应变比，它的高低与材料的深冲性能有很大的关系，r值越高，材料的深冲性能越好。根据Whiteley和Wise的研究结果，r值的大小和钢板的织构密切相关，当板材的各向晶粒的{111}晶面平行于板面的比例较高时，r值较高，如果{100}晶面平行于板面的比例较高，往往会恶化r值，相关研究指出，I{111}//RD/I{100}//RD的值与r值大致呈线性关系，这是因为<111>//ND的纤维织构能造成板厚度方向的高塑性变形抗力来大幅度的提高钢板的深冲性能，而<100>//ND在板厚方向具有最小的变形抗力，不利于深冲性能的改善。

超低碳IF钢之所以拥有较高r值，是因为IF钢在冶炼过程中添加了Nb和Ti合金元素，从而在加热过程中固定住了C、N间隙原子，使得在{111}<112>方向形成再结晶织构，得到了较好的深冲性能。低碳钢经过冷轧后，各晶粒的储存能差异是后续再结晶的驱动力，而形变晶粒内的储存能大小与晶粒取向有关，不同取向的形变晶粒的储存能大小顺序为：{110}＞{111}＞{112}＞{100}，尽管{110}晶面储存能较大，但是数量极少，因此，最终的再结晶织构是形成最快数量最多的{111}组份。但是由于部分间隙原子的存在，尤其是固溶碳，它将在再结晶过程中阻止{111}方向织构的发展，而使{100}等其它织构加速发展，因此对于一般低碳钢在退火过后，易形成高斯织构或黄铜织构，这些织构都是不利于材料的深冲性能。相关研究得出，钢中固溶碳含量与r值成反比，要想提高钢材的深冲性能，应尽量降低钢中的固溶碳含量，同时还需保证有足够的碳扩散到奥氏体中，使其在后续冷却过程中转变成马氏体，以保持双相钢原有的优异性能。

发明内容

本发明的目的在于利用再结晶退火与两相区连续退火相结合的方法，生产一种超深冲用的冷轧热镀锌铁素体加马氏体双相钢。

本发明的超深冲用低碳低硅冷轧热镀锌双相钢，按重量百分比计，该双相钢的化学成分质量比为：C％：0.035-0.045，Si％：0.03-0.05，Mn％：1.3-1.75，P％：≤0.015，S％：≤0.008，Al％：≤0.075，Cr％：0.5～0.68，Mo％：0.35～0.5，其中P、S和Al的含量均不为0，其余为Fe和不可避免的杂质，该双相钢的微观组织中{111}//RD方向织构占90vol.％以上，主要的微观组织为铁素体和马氏体组织，该双相钢的抗拉强度为485-600MPa，延伸率≥32％，r值为2-2.2。

以下对钢中各元素作用做如下解释：

C元素是保证双相钢最终拥有两相组织的最基本元素，它能够稳定奥氏体区，提高奥氏体的淬透性，但是随着固溶C含量的增加，将会阻碍{111}方向织构的形成，从而恶化材料的深冲性能，因此本发明中，采用两个关键工艺，再结晶退火与两相区连续退火工艺，对C元素在不同阶段的固溶量进行有效控制，既能促进{111}方向织构有利生长，又能保证最终组织中拥有一定比例的铁素体加马氏体组织。