本發明涉及(ji)汽車用(yong)鋼(gang)生產技術，具(ju)體(ti)地指(zhi)一種(zhong)780MPa級冷加工性能良好的高強高韌(ren)輕質鋼(gang)及(ji)其制造方法。
背景技術：
為了降低燃油消耗，通過減輕汽車重量來提高燃油效率是有效方法之一。減輕汽車零部件的重量主要有兩種方法，一種是采用提高強度進而減薄厚度的方法來實現，另一種則是在保證同等強度的基礎上，通過降低鋼材的密度來實現零件的減重。在通過降低鋼材密度實現減重的現有技術中，由于Al具有低密度的特點，因此現有技術中主要通過在鋼中添加不同含量的Al（3.0～10.0wt%）來實現各強度級別(抗拉強度最高1000MPa)的汽車用鋼開發，密度可降低至6800Kg/m3，如(ru)：中(zhong)(zhong)(zhong)國專(zhuan)利(li)申(shen)請CN104928569A公開(kai)了(le)一種(zhong)800MPa高延(yan)展性的(de)低(di)密度鋼及其(qi)制造(zao)(zao)方法，中(zhong)(zhong)(zhong)國專(zhuan)利(li)申(shen)請CN104928568A中(zhong)(zhong)(zhong)公開(kai)了(le)一種(zhong)鐵素體(ti)低(di)密度高強鋼及其(qi)制造(zao)(zao)方法。但這些現有技術存(cun)在以下缺點(dian)：由于鋼中(zhong)(zhong)(zhong)加入大量的(de)Al，鋼材(cai)(cai)表面(mian)脫(tuo)碳嚴重，形(xing)成不穩定的(de)奧氏體(ti)或(huo)馬氏體(ti)，鋼中(zhong)(zhong)(zhong)析(xi)出粗大的(de)碳化物，降(jiang)低(di)鋼了(le)材(cai)(cai)的(de)成形(xing)性能，在熱軋(ya)和(he)冷軋(ya)生產過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)容易(yi)出現開(kai)裂(lie)及斷(duan)帶等問題，導(dao)致(zhi)成材(cai)(cai)率(lv)和(he)生產效率(lv)大幅降(jiang)低(di)。
技術實現要素：
本(ben)發明(ming)的目的就(jiu)是(shi)要提(ti)供一種(zhong)780MPa級冷(leng)加工(gong)性能良好的高(gao)強(qiang)高(gao)韌輕(qing)質(zhi)鋼及其制造方法，該輕(qing)質(zhi)鋼密(mi)度(du)低(di)，強(qiang)度(du)高(gao)且成(cheng)形(xing)性好。
為實現(xian)上述目(mu)的，本發(fa)明(ming)采(cai)用的技術方案是：一種780MPa級冷加(jia)工性能良好(hao)的高(gao)強高(gao)韌輕質鋼(gang)，其特征在(zai)于(yu)：該(gai)鋼(gang)包括以下化學成分(fen)及其重量百分(fen)比：C：0.15～0.60%，Si：0.01～0.70%，Mn：1.00～6.00%，Al：3.0～6.0%，Cr：0.10～2.0%；P≤0.015%，S≤0.010%，N≤0.008%，其余(yu)為Fe和不(bu)可避免的雜質，且Cr，Al及Si的重量滿足如下關系：0.05≤Cr/(Al+Si)≤0.40。
進一(yi)步地，所(suo)述鋼的化學成分還包括(kuo)V，Ti，Mo，Nb及Zr中的一(yi)種或多種元素。
進一(yi)步地，所述鋼還(huan)包(bao)括以下(xia)化學(xue)成分及(ji)其重(zhong)(zhong)量百(bai)分比(bi)：V：0.01～0.20%，Ti：0.03～0.30%，Mo：0.10～0.50%，Nb：0.02～0.20%，Zr：0.001～0.10%，且Cr，V，Ti，Mo，Nb，Zr，Al及(ji)Si的重(zhong)(zhong)量滿足如下(xia)關系：0.05≤(Cr+V+Ti+Mo+Nb+Zr)/(Al+Si)≤0.40。
進一步地，所述鋼還包括以下化學成(cheng)分及其重量百分比：Ni：0.01～1.00%，Cu：0.01～2.0%，Ca：0.0001～0.10%。
進(jin)一步(bu)地，Cr，Al及Si的(de)重量滿足如下關系(xi)：0.05≤Cr/(Al+Si)≤0.25。
進一步地，Cr，V，Ti，Mo，Nb，Zr，Al及Si的重量(liang)滿(man)足如(ru)下關(guan)系：0.05≤(Cr+V+Ti+Mo+Nb+Zr)/(Al+Si)≤0.25。
一種上述780MPa級冷加工性能良好的高強高韌輕質鋼的制造方法，包括冶煉，連鑄，加熱，熱軋，冷卻，卷取，酸洗，冷軋，退火及涂鍍步驟，其特征在于：所述連鑄步驟中，澆鑄采用的保護渣中Al2O3和SiO2的質量比Al2O3/SiO2≥1.0；所述加熱步驟中，板坯升溫速率為5～50℃/min，板坯出爐溫度為1050～1200℃，加熱時間為10～200min；所述熱軋步驟中，熱軋終軋溫度850～950℃；所述冷軋步驟中，冷軋變形量為40～85%；所述退火步驟中，采用連續退火，連續退火均熱溫度為Tmin～900℃，Tmin=（721-36*C-20*Mn+20*Al+23*Si+50*Cr）℃，均熱(re)時間為20～300s，均熱(re)后快冷(leng)(leng)段(duan)開始冷(leng)(leng)卻溫度≥680℃，冷(leng)(leng)卻速率≥5℃/s。
進(jin)一(yi)步(bu)地，所述(shu)連鑄(zhu)步(bu)驟(zou)中(zhong)，采(cai)用(yong)薄板(ban)(ban)坯(pi)(pi)連鑄(zhu)或厚板(ban)(ban)坯(pi)(pi)連鑄(zhu)，采(cai)用(yong)薄板(ban)(ban)坯(pi)(pi)連鑄(zhu)時，板(ban)(ban)坯(pi)(pi)入爐溫度≥700℃，采(cai)用(yong)厚板(ban)(ban)坯(pi)(pi)連鑄(zhu)時，板(ban)(ban)坯(pi)(pi)冷(leng)卻過程中(zhong)采(cai)用(yong)保溫罩進(jin)行緩冷(leng)，冷(leng)卻速(su)率≤50℃/min，且板(ban)(ban)坯(pi)(pi)入爐溫度≥200℃。
進一步地，所述冷(leng)卻(que)步驟中(zhong)，采(cai)用(yong)前(qian)段快速冷(leng)卻(que)，冷(leng)卻(que)速率≥5℃/s；所述卷(juan)取(qu)步驟中(zhong)，卷(juan)取(qu)溫度為550～650℃。
進一步地，所述退火步驟中，控制氣氛露點溫度≤-20℃，H2體積濃度≥5%。
進一步地，所述退火步驟中，控制氣氛露點溫度≤-40℃，H2體積濃度≥8%。
進(jin)一步(bu)地，所述涂鍍步(bu)驟中，熱浸鍍時(shi)，穩(wen)定化溫度為(wei)400～500℃，穩(wen)定化時(shi)間(jian)為(wei)10～300s，回火(huo)時(shi)，回火(huo)溫度為(wei)150～400℃，回火(huo)時(shi)間(jian)為(wei)10～300s。
更進一步(bu)(bu)地，所述熱軋(ya)步(bu)(bu)驟(zou)(zou)中，熱軋(ya)后(hou)鋼的(de)組(zu)織(zhi)包括鐵素體和(he)K碳化物(wu)，其體積(ji)百(bai)分比≥95%，K碳化物(wu)片(pian)層厚度(du)≤0.5微米，還包括體積(ji)百(bai)分比≤5%的(de)殘(can)余(yu)奧氏(shi)體或馬氏(shi)體；所述冷軋(ya)步(bu)(bu)驟(zou)(zou)中，冷軋(ya)后(hou)鋼的(de)組(zu)織(zhi)包括鐵素體，奧氏(shi)體或鐵素體，貝氏(shi)體及奧氏(shi)體組(zu)織(zhi)，且奧氏(shi)體體積(ji)分數≥15%。
在退火及涂(tu)鍍(du)步驟中(zhong)，進行(xing)熱(re)浸鍍(du)時(shi)(shi)，穩(wen)定化(hua)溫度400～500℃，穩(wen)定化(hua)時(shi)(shi)間(jian)10～300s；進行(xing)回(hui)火時(shi)(shi)，回(hui)火溫度150～400℃，時(shi)(shi)間(jian)為10～300s。
對本發(fa)明(ming)中各元素含量(liang)選擇理由分(fen)析如下：
C：碳(tan)可在鋼(gang)中(zhong)起固溶強(qiang)化作(zuo)用，或與鋼(gang)中(zhong)的(de)Ti，Nb，V，Zr，Mo等碳(tan)化物形成(cheng)元素形成(cheng)MC細小顆粒(li)，起到(dao)析出強(qiang)化和細化晶粒(li)的(de)作(zuo)用，提高鋼(gang)材(cai)(cai)的(de)強(qiang)度(du)。碳(tan)也可起到(dao)穩定(ding)奧(ao)(ao)氏(shi)體的(de)作(zuo)用，提高鋼(gang)中(zhong)的(de)C，可以提高鋼(gang)中(zhong)殘余(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體的(de)含(han)量和穩定(ding)性，增加鋼(gang)材(cai)(cai)的(de)塑性。但碳(tan)含(han)量過(guo)高會(hui)造成(cheng)鋼(gang)中(zhong)脫碳(tan)嚴重，并會(hui)影(ying)響鋼(gang)材(cai)(cai)的(de)焊接(jie)性能，因此本(ben)發明(ming)鋼(gang)中(zhong)C的(de)重量百(bai)分(fen)比(bi)含(han)量選擇為(wei)0.15～0.60%，優選0.15～0.45%。
Mn：Mn在(zai)鋼中(zhong)起固(gu)溶(rong)強(qiang)(qiang)化(hua)和穩(wen)定奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)作用(yong)，含量(liang)過低，強(qiang)(qiang)化(hua)作用(yong)太(tai)小，不能形成(cheng)一定量(liang)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)，達不到鋼材所(suo)需的(de)韌(ren)(ren)性。Mn含量(liang)過高(gao)容易在(zai)板帶厚度(du)中(zhong)心形成(cheng)嚴重(zhong)偏析，降(jiang)低產(chan)品韌(ren)(ren)性，成(cheng)型過程中(zhong)容易導致開裂(lie)，因此本發(fa)明Mn的(de)重(zhong)量(liang)百(bai)分比含量(liang)為(wei)1.0～6.0%。
Si：Si在鋼(gang)(gang)中起固(gu)溶強化(hua)作用，Si含量過(guo)低，固(gu)溶強化(hua)效果(guo)不明(ming)顯，但Si也(ye)提高鋼(gang)(gang)中C的活度，促進(jin)鋼(gang)(gang)材的表面脫(tuo)碳，另外Si含量過(guo)高也(ye)對鋼(gang)(gang)材表面質(zhi)量產(chan)生(sheng)不利影(ying)響，因此本發明(ming)Si的重量百分比含量為0.01～0.70%，優選0.01～0.30%。
Al：Al為輕質(zhi)(zhi)元(yuan)素，由(you)于(yu)其原子質(zhi)(zhi)量(liang)小且比鐵原子半徑大，可有效(xiao)降低(di)(di)鋼(gang)材(cai)的密度，因此為輕質(zhi)(zhi)鋼(gang)中主要(yao)添加元(yuan)素，Al也可起到固溶強化作(zuo)用，但(dan)Al元(yuan)素含(han)量(liang)過高(gao)會形成FeAl間化合物，降低(di)(di)鋼(gang)材(cai)韌性，且大量(liang)的Al促進鋼(gang)材(cai)表面脫碳，造成鋼(gang)材(cai)表面組織(zhi)和中心組織(zhi)不(bu)均，不(bu)能得到要(yao)求的微觀組織(zhi)，因此本發明(ming)中Al的重量(liang)百分(fen)比含(han)量(liang)為3.0～6.0%，優選(xuan)3.5～5.5%。
Cr：Cr為(wei)固溶強化元素，可(ke)提高鋼材的(de)強度(du)，另外，Cr可(ke)提高鋼中(zhong)C原子的(de)激活能，降低C的(de)活度(du)，有效減輕鋼材的(de)脫碳(tan)，但Cr含量太高容易形成(cheng)過多(duo)的(de)碳(tan)化物并造成(cheng)C擴散(san)緩慢，對相變造成(cheng)不利影響，因此(ci)本發明(ming)中(zhong)Cr的(de)重量百分比含量為(wei)0.10～2.0%。
本發明中Cr、Al、Si、V、Ti、Nb、Mo、Zr元(yuan)素(su)含量(liang)需滿足0.05≤Cr/(Al+Si)≤0.40或(huo)0.05≤(Cr+V+Ti+Mo+Nb+Zr)/(Al+Si)≤0.40。當(dang)Cr/(Al+Si)≥0.05或(huo)(Cr+V+Ti+Mo+Nb+Zr)/(Al+Si)≥0.05時(shi)，可避免鋼中較高含量(liang)Al、Si導致的(de)表面(mian)(mian)脫碳(tan)，使組織均勻，提(ti)高鋼板表面(mian)(mian)和(he)中心的(de)變形(xing)協(xie)調能力，而殘余奧氏體(ti)的(de)穩定性也將提(ti)高，從而避免表面(mian)(mian)裂紋等缺陷的(de)產(chan)生(sheng)，但若(ruo)Cr/(Al+Si)≥0.40或(huo)(Cr+V+Ti+Mo+Nb+Zr)/(Al+Si)≥0.40時(shi)，鋼中存在析出過(guo)量(liang)粗大碳(tan)化物(wu)的(de)風(feng)險，從而降低鋼材的(de)成形(xing)性能，且Cr等元(yuan)素(su)含量(liang)偏高不利于(yu)連退(tui)等溫(wen)過(guo)程C的(de)重新分(fen)配。優選(xuan)0.05≤Cr/(Al+Si)≤0.25或(huo)0.05≤(Cr+V+Ti+Mo+Nb+Zr)/(Al+Si)≤0.25。
P：P為鋼中的(de)雜(za)質元素，易于在晶(jing)界偏聚，影(ying)響產品的(de)韌性，因此(ci)其含(han)量越(yue)低越(yue)好。根(gen)據(ju)實(shi)際控(kong)制水平(ping)，其重量百(bai)分比含(han)量應控(kong)制在0.015%以下(xia)。
S：S為鋼中(zhong)的(de)雜質元(yuan)素，易在晶界產生偏聚，且(qie)與鋼中(zhong)的(de)Fe形成(cheng)低熔點(dian)的(de)FeS，降低鋼材(cai)的(de)韌(ren)性(xing)，煉鋼時應(ying)充分去(qu)除，其重量百分比含量應(ying)控制在0.010%以下(xia)。
N：N為鋼(gang)中的(de)雜質元(yuan)素，降低(di)鋼(gang)材的(de)韌性，容易(yi)和鋼(gang)中Al、Ti形(xing)成AlN和TiN，含(han)量過高(gao)，易(yi)形(xing)成粗(cu)大的(de)AlN和TiN，因(yin)此盡量降低(di)其(qi)含(han)量，應控制在0.008%以下。
Ti：Ti在(zai)鋼(gang)(gang)中起到固溶強(qiang)(qiang)化作(zuo)用(yong)，Ti與鋼(gang)(gang)中的(de)(de)C、N結(jie)合形成TiC和TiN，起到析出強(qiang)(qiang)化的(de)(de)作(zuo)用(yong)，Ti也(ye)降低鋼(gang)(gang)中C的(de)(de)活度，從而減小鋼(gang)(gang)材脫碳(tan)的(de)(de)傾向。但Ti含(han)(han)量(liang)過高帶來成本(ben)增加，因此本(ben)發明中Ti的(de)(de)重量(liang)百分比含(han)(han)量(liang)為0.03～0.30%。
Nb：Nb在鋼(gang)中(zhong)(zhong)起到(dao)(dao)固溶強化作(zuo)用(yong)，與鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)C、N結合形(xing)成TiC和TiN，起到(dao)(dao)析出強化的(de)作(zuo)用(yong)，但Nb含(han)量過高會(hui)增加鋼(gang)材的(de)制造(zao)成本，因此(ci)本發(fa)明中(zhong)(zhong)Nb的(de)重量百分比含(han)量為0.02～0.20%。
V：V在鋼(gang)(gang)中起(qi)到固溶強化作(zuo)(zuo)用，與鋼(gang)(gang)中的(de)(de)C、N結合形成VC和VN，起(qi)到析(xi)出強化的(de)(de)作(zuo)(zuo)用，但V含(han)量(liang)過高會增加鋼(gang)(gang)材的(de)(de)制造成本(ben)，因此本(ben)發明中V的(de)(de)重量(liang)百(bai)分比含(han)量(liang)為0.01～0.20%。
Mo：Mo在(zai)鋼中(zhong)起到固溶強(qiang)化作(zuo)用，與鋼中(zhong)的(de)C結合形(xing)成(cheng)MoC，起到析(xi)出強(qiang)化的(de)作(zuo)用，但Mo含量(liang)過高會(hui)增加鋼材的(de)制(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)，因此(ci)本(ben)發明中(zhong)Mo的(de)重(zhong)量(liang)百分比含量(liang)為0.10～0.50%。
Zr：Zr在鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)起到固溶強化作用，與鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)C結合形成ZrC，起到析出強化的(de)作用，但Zr含(han)(han)量(liang)過高會增加鋼(gang)材的(de)制造成本，因此本發明中(zhong)(zhong)(zhong)Zr的(de)重量(liang)百分比含(han)(han)量(liang)為0.001～0.10%。
Ni：Ni為(wei)奧氏體穩定元素，并(bing)提高鋼材的低(di)溫韌(ren)性(xing)，但Ni價格昂貴，因(yin)此(ci)本發(fa)明中Ni的重(zhong)量百分比含量為(wei)0.01～1.00%。
Cu：Cu為(wei)奧(ao)氏體穩定元素，且在(zai)鋼(gang)中起到固溶強(qiang)化和(he)析出強(qiang)化的作用，但Cu過高對(dui)表(biao)面質量產生不利(li)影響，而(er)且由于(yu)價格昂貴，因(yin)此(ci)本(ben)發明中Cu的重量百分比含量為(wei)0.01～2.0%。
Ca：一定含量(liang)的(de)鈣可(ke)改善鋼中夾(jia)雜物的(de)狀態，從(cong)而(er)有(you)利于提高鋼的(de)韌(ren)性，因此本發(fa)明(ming)中Ca的(de)重量(liang)百分比含量(liang)為為0.0001～0.10%。
對本發明(ming)中(zhong)主要工藝理(li)由分析如下：
由于鋼中Al含量高，Al易與保護渣中SiO2發生反應，從而導致連鑄高鋁鋼出現表面質量問題，因此，本發明控制Al2O3/SiO2≥1.0。
由于鋼(gang)中加(jia)入(ru)大量(liang)的Al提高了鋼(gang)材的熱(re)(re)膨脹(zhang)系數，加(jia)入(ru)速率過高，容易引起連鑄坯因(yin)內應力(li)過大而產生開裂，加(jia)入(ru)速率過低，加(jia)熱(re)(re)時(shi)間過長，引起表(biao)面脫碳嚴重(zhong)，鋼(gang)中晶粒粗(cu)大，降(jiang)低鋼(gang)材的韌(ren)性。因(yin)此，本(ben)發明加(jia)熱(re)(re)速率為5～50℃/min。
本(ben)發(fa)明中控(kong)制(zhi)板坯出爐溫(wen)度(du)(du)在1050～1200℃，是因為加熱溫(wen)度(du)(du)低時(shi)，鋼中的元素難(nan)以(yi)擴散，鋼中均勻性較差，且溫(wen)度(du)(du)過低板坯塑性降低，變形(xing)抗(kang)力增加，容易(yi)產生(sheng)邊裂問(wen)題，而溫(wen)度(du)(du)太(tai)高容易(yi)造(zao)成脫(tuo)碳嚴重(zhong)和晶(jing)粒粗大。
本(ben)發(fa)明的(de)加(jia)熱時間為(wei)10～200min，加(jia)熱時間太(tai)短，板坯的(de)溫度均勻性差，合金元素(su)擴散不充分，而加(jia)熱時間太(tai)長，容易造成(cheng)板坯表(biao)面脫碳(tan)嚴重。因此(ci)本(ben)發(fa)明控制(zhi)加(jia)熱時間為(wei)10～200min。
本發明的終軋溫度為850～950℃，終軋溫度過高，帶鋼晶粒不能得到充分細化，且會加重脫碳，終軋溫度過低，變形抗力增大，且容易析出粗大碳化物(FeMn)3AlC（K碳化物），造成板帶軋制開裂。
本發明熱(re)軋(ya)(ya)后，帶鋼(gang)(gang)冷(leng)卻速率(lv)(lv)≥5℃/s，卷(juan)取(qu)(qu)(qu)溫(wen)度(du)550℃～650℃。帶鋼(gang)(gang)冷(leng)卻速率(lv)(lv)過(guo)低，鋼(gang)(gang)中析(xi)出(chu)(chu)粗大的K碳化物，降(jiang)低帶鋼(gang)(gang)冷(leng)軋(ya)(ya)過(guo)程(cheng)中的塑性(xing)，造(zao)成(cheng)軋(ya)(ya)制開裂(lie)。卷(juan)取(qu)(qu)(qu)溫(wen)度(du)過(guo)高，容(rong)易(yi)在鋼(gang)(gang)中析(xi)出(chu)(chu)粗大的K碳化物，降(jiang)低鋼(gang)(gang)材的變(bian)形能力(li)，在后續冷(leng)軋(ya)(ya)過(guo)程(cheng)中開裂(lie)，卷(juan)取(qu)(qu)(qu)溫(wen)度(du)過(guo)低，容(rong)易(yi)在鋼(gang)(gang)中形成(cheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)，也(ye)造(zao)成(cheng)變(bian)形能力(li)降(jiang)低，軋(ya)(ya)制易(yi)開裂(lie)。
本發明中(zhong)冷軋變形量為40～85%，冷軋變形可(ke)破(po)碎(sui)卷取(qu)過程(cheng)中(zhong)形成(cheng)的(de)細(xi)小K碳化物，提高帶鋼中(zhong)的(de)位錯，為在(zai)退火中(zhong)提供大量的(de)形核點，細(xi)化鐵素體和奧氏(shi)體晶(jing)粒，但變形量過大，造成(cheng)塑性降(jiang)低，變形抗力(li)增大，容易造成(cheng)帶鋼邊部開裂和斷(duan)帶。
本發明中連續退火均熱溫度為Tmin～900℃，均熱時間20～300s，且Tmin=721-36*C-20*Mn+20*Al+23*Si+50*Cr，鋼(gang)中(zhong)的(de)碳(tan)化(hua)物回溶溫(wen)度(du)與鋼(gang)中(zhong)的(de)C，Mn，Al，Si，Cr等因素相關，均(jun)熱(re)溫(wen)度(du)過(guo)低，鋼(gang)中(zhong)容易析(xi)出K碳(tan)化(hua)物和促進K碳(tan)化(hua)物長大(da)，均(jun)熱(re)時間(jian)過(guo)短，K碳(tan)化(hua)物不(bu)(bu)能(neng)重(zhong)新固溶進奧氏(shi)(shi)體(ti)，不(bu)(bu)能(neng)形(xing)成(cheng)一定(ding)量(liang)的(de)穩定(ding)奧氏(shi)(shi)體(ti)而(er)達到所需求的(de)組(zu)織。均(jun)熱(re)溫(wen)度(du)過(guo)高和均(jun)熱(re)時間(jian)過(guo)長，造成(cheng)奧氏(shi)(shi)體(ti)晶粒粗大(da)和碳(tan)化(hua)物粗大(da)，從而(er)增(zeng)加最(zui)終(zhong)產品組(zu)織中(zhong)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)含(han)量(liang)，同樣降低成(cheng)形(xing)性(xing)能(neng)。
本(ben)發明(ming)中(zhong)，均熱后快冷(leng)開始溫度(du)≥680℃，快冷(leng)開始溫度(du)過低，有形(xing)(xing)成K碳化(hua)物的風險(xian)。快冷(leng)段(duan)冷(leng)卻速(su)率≥5℃/s，可有效降低鋼(gang)中(zhong)K碳化(hua)物析出(chu)風險(xian)，提(ti)高奧(ao)氏體的穩定(ding)性，從而提(ti)高鋼(gang)材(cai)的成形(xing)(xing)能(neng)力。
本發明中，快冷(leng)后在150～500℃進行回火或奧氏體穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)，回火或奧氏體穩(wen)定(ding)化(hua)(hua)時(shi)間(jian)10～300s，溫度低(di)于150℃時(shi)和(he)時(shi)間(jian)短于10s時(shi)，不能消除殘余應力，達不到軟化(hua)(hua)效(xiao)果，溫度高于500℃和(he)時(shi)間(jian)長(chang)于300s時(shi)，存在馬(ma)氏體分(fen)解(jie)和(he)析出(chu)碳化(hua)(hua)物(wu)的(de)風險，進而降低(di)材料的(de)變形能力。對(dui)于涂(tu)鍍(du)過程(cheng)，400～500℃有利(li)于涂(tu)鍍(du)層的(de)形成(cheng)和(he)穩(wen)定(ding)。
本發明中，連續退火爐內氣氛露點控制在-20℃以下，優選控制在-40℃以下，H2濃度≥5%，優選H2濃度≥8%，有利于(yu)減少表面(mian)氧化和脫碳。
與現有技術相比(bi)，本發明存在(zai)以(yi)下(xia)優點：
其一，本(ben)發明(ming)提供(gong)一種(zhong)加工性能(neng)(neng)(neng)良好的(de)(de)780MPa級高強(qiang)高韌(ren)輕質鋼(gang)(gang)及其制造方法，本(ben)發明(ming)的(de)(de)產品具備(bei)780MPa以(yi)(yi)上(shang)的(de)(de)抗拉強(qiang)度(du)，30%以(yi)(yi)上(shang)的(de)(de)延伸率，產品性能(neng)(neng)(neng)達到甚(shen)至超過(guo)了(le)常規先(xian)進高強(qiang)鋼(gang)(gang)的(de)(de)性能(neng)(neng)(neng)，密度(du)比現有先(xian)進高強(qiang)鋼(gang)(gang)降低5%以(yi)(yi)上(shang)，具備(bei)良好的(de)(de)減(jian)重潛力，尤其適用于汽車結構(gou)件及加強(qiang)件的(de)(de)制造。
其二，本發明的(de)(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)克服了(le)現有(you)技術中(zhong)(zhong)由(you)于C、Al含量高(gao)而帶來的(de)(de)(de)表面(mian)脫(tuo)碳問題，可有(you)效將(jiang)表面(mian)脫(tuo)碳層控制在(zai)10微米以下，提(ti)(ti)高(gao)了(le)鋼材(cai)組織(zhi)中(zhong)(zhong)奧(ao)氏體的(de)(de)(de)穩定(ding)性和(he)厚度方向組織(zhi)性能(neng)的(de)(de)(de)均勻性，進而提(ti)(ti)高(gao)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)變形能(neng)力，大(da)大(da)降(jiang)低生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程中(zhong)(zhong)邊(bian)裂發生(sheng)風險，提(ti)(ti)高(gao)了(le)生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)成材(cai)率和(he)生(sheng)產(chan)(chan)效率。
其三，本發明的(de)(de)(de)熱軋(ya)產品的(de)(de)(de)組織(zhi)主要為(wei)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)+細小K碳化(hua)物(wu)，K碳化(hua)物(wu)片層厚度≤0.5微米(mi)，殘余(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)或馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)積百分比≤5%；本發明冷軋(ya)產品的(de)(de)(de)組織(zhi)為(wei)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)+奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)或鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)+貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)+奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)，且奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)體(ti)(ti)(ti)積分數≥15%。
其四，本發明鋼的(de)制造(zao)方法基于(yu)現有生(sheng)(sheng)產系統和裝備條件(jian)，解決了(le)輕質鋼熱軋(ya)和冷軋(ya)過(guo)程中容(rong)易產生(sheng)(sheng)裂紋(wen)的(de)問題(ti)，進一步(bu)提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)(sheng)產效率和成材率。
具體實施方式
下面結合具體實施例(li)對本(ben)發明作進(jin)一步的詳細(xi)說明，便于更清楚地了解本(ben)發明，但它們不(bu)對本(ben)發明構成限定(ding)。
實施例1～11
本發明各實施例按照(zhao)以下步驟(zou)進行生產（冶(ye)煉、連鑄(zhu)→加熱或均(jun)熱→軋(ya)制→層(ceng)流(liu)冷(leng)卻→卷取→酸洗→冷(leng)軋(ya)→連退(tui)→成品）：
1）冶煉、連鑄：板坯可采用薄帶鑄軋，薄板坯連鑄或常規厚板坯連鑄等方式生產，且澆鑄所采用的保護渣中Al2O3和SiO2的質量百分比Al2O3/SiO2≥1.0。
2）將上述連鑄(zhu)板(ban)坯(pi)(pi)進(jin)行加熱：板(ban)坯(pi)(pi)加熱速率5～50℃/min，板(ban)坯(pi)(pi)出爐(lu)溫(wen)(wen)度(du)1050～1200℃，加熱時(shi)間10～200min。當采(cai)用薄板(ban)坯(pi)(pi)連鑄(zhu)時(shi)，板(ban)坯(pi)(pi)入爐(lu)溫(wen)(wen)度(du)應(ying)≥700℃；當采(cai)用厚板(ban)坯(pi)(pi)連鑄(zhu)時(shi)，板(ban)坯(pi)(pi)冷卻過程中應(ying)采(cai)用保溫(wen)(wen)罩進(jin)行緩冷，冷卻速率≤50℃/min，且板(ban)坯(pi)(pi)入爐(lu)溫(wen)(wen)度(du)≥200℃。
3）熱(re)軋：熱(re)軋終軋溫度850～950℃。
4）將熱軋后的鋼(gang)帶進行冷卻(que)及(ji)卷取：帶鋼(gang)冷卻(que)采用(yong)前段(duan)(duan)快速冷卻(que)，冷卻(que)速率≥5℃/s，卷取溫度(du)550℃～650℃。在冷卻(que)方(fang)式包括前段(duan)(duan)冷卻(que)和兩段(duan)(duan)冷卻(que)，優(you)選前段(duan)(duan)冷卻(que)。
5）酸洗。
6）冷軋(ya)：冷軋(ya)變(bian)形量(liang)40-85%。
7）退火及涂鍍：采用連續退火，連續退火均熱溫度為Tmin～900℃，Tmin=（721-36*C-20*Mn+20*Al+23*Si+50*Cr）℃，前述關系式中的元素指鋼中該元素的百分含量，均熱時間20～300s，均熱后快冷段開始冷卻溫度≥680℃，冷卻速率≥5℃/s，快冷后在150～500℃進行回火或穩定化，回火或穩定化時間10～300s，然后緩冷至室溫。連續退火中，氣氛露點控制在-20℃以下，優選控制在-40℃以下，H2體積濃度≥5%，優選H2體積(ji)濃度≥8%；進(jin)行(xing)熱(re)浸(jin)鍍時，穩定(ding)化(hua)溫度400～500℃，穩定(ding)化(hua)時間10～300s，進(jin)行(xing)回(hui)火時，回(hui)火溫度150～400℃，時間10～300s。
實(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)1～11及(ji)對比例(li)(li)1～3的(de)具體化(hua)學(xue)成(cheng)分見(jian)(jian)下表1（wt%）；實(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)1～11及(ji)對比例(li)(li)1～3的(de)熱軋和冷(leng)軋等(deng)主要參(can)數控(kong)制及(ji)效(xiao)果(guo)見(jian)(jian)下表2；實(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)1～11及(ji)對比例(li)(li)1～3的(de)冷(leng)軋及(ji)退(tui)火(huo)工藝(yi)參(can)數控(kong)制見(jian)(jian)下表3；實(shi)施(shi)(shi)例(li)(li)1～11及(ji)對比例(li)(li)1～3的(de)實(shi)施(shi)(shi)效(xiao)果(guo)見(jian)(jian)下表4。
表1
表2
從表2中(zhong)可以看(kan)出(chu)，實施例1～11制得(de)的(de)(de)(de)鋼(gang)表面質量好，未出(chu)現開(kai)裂(lie)現象。而(er)對(dui)比(bi)例1和對(dui)比(bi)例3由(you)于(yu)鋼(gang)中(zhong)不滿足0.05≤Cr/(Al+Si)≤0.40的(de)(de)(de)條件，因而(er)在軋(ya)制過(guo)(guo)程中(zhong)出(chu)現了嚴重的(de)(de)(de)表面脫(tuo)碳和析(xi)出(chu)粗大的(de)(de)(de)碳化物(wu)，從而(er)導(dao)致(zhi)(zhi)冷軋(ya)過(guo)(guo)程中(zhong)出(chu)現開(kai)裂(lie)；對(dui)比(bi)例2的(de)(de)(de)鋼(gang)中(zhong)由(you)于(yu)添加了過(guo)(guo)多的(de)(de)(de)Cr，導(dao)致(zhi)(zhi)熱軋(ya)產品組織中(zhong)出(chu)現了粗大碳化物(wu)和馬(ma)氏體組織，因此(ci)變形(xing)能力較差，導(dao)致(zhi)(zhi)開(kai)裂(lie)。
表3
上述實施例和對比例采用連續退火，連續退火均熱溫度Tmin～900℃，均熱時間20～300s，均熱后快冷(leng)段(duan)開始冷(leng)卻(que)溫度≥680℃，冷(leng)卻(que)速率≥5℃/s，快冷(leng)后在150～500℃進(jin)行(xing)回火或穩(wen)定(ding)化，回火或穩(wen)定(ding)化時間10～300s，然后緩冷(leng)至室溫，對實施例(li)(li)和對比(bi)例(li)(li)的力學性能(neng)進(jin)行(xing)檢驗，結果見下表4。
表4
從表4可(ke)以看出，本(ben)發明實施例(li)1～11的(de)(de)產(chan)品(pin)(pin)(pin)抗拉強度高(gao)達(da)816MPa以上，實施例(li)5中甚至達(da)到(dao)901MPa；延(yan)伸(shen)率達(da)30%以上，實施例(li)9中達(da)到(dao)41%，產(chan)品(pin)(pin)(pin)性(xing)能達(da)到(dao)甚至超(chao)過了(le)現有先進高(gao)強鋼(gang)的(de)(de)性(xing)能，而其密度比(bi)現有先進高(gao)強鋼(gang)降低(di)5%以上；另外，產(chan)品(pin)(pin)(pin)最終表面(mian)脫碳(tan)(tan)層厚度控(kong)制在2微米以內，表面(mian)質量極為優良(liang)。而對(dui)比(bi)例(li)1和對(dui)比(bi)例(li)3產(chan)品(pin)(pin)(pin)表面(mian)脫碳(tan)(tan)層過厚，對(dui)比(bi)例(li)1～3的(de)(de)延(yan)伸(shen)率在25%以下(xia)，成型(xing)性(xing)較差。