包钢科技

C	Si	Mn	P	S	Al_t
≤0.20	≤2.2	≤3.0	≤0.02	≤0.025	≥0.01

C	Si	Mn	P	S	Al_t
≤0.20	≤2.2	≤3.0	≤0.02	≤0.025	≥0.01

R_p0.2/MPa	R_m/MPa	A₈₀/%
700~960	≥980	≥2

R_p0.2/MPa	R_m/MPa	A₈₀/%
700~960	≥980	≥2

C	Si	Mn	P	S	Al_t	Cr
0.13~0.14	0.50~0.55	1.70~1.80	≤0.020	≤0.010	0.038	0.25~0.35

C	Si	Mn	P	S	Al_t	Cr
0.13~0.14	0.50~0.55	1.70~1.80	≤0.020	≤0.010	0.038	0.25~0.35

精轧开轧温度	精轧终轧温度	模拟卷取温度
1 230±10	880±10	580±10

精轧开轧温度	精轧终轧温度	模拟卷取温度
1 230±10	880±10	580±10

道次	厚度/mm	压下率/%
0	110.0
1	85.0	23
2	54.0	36
3	32.0	41
4	18.0	44
5	11.5	36
6	8.0	30
7	5.8	28
8	4.3	26
9	3.5	19

道次	厚度/mm	压下率/%
0	110.0
1	85.0	23
2	54.0	36
3	32.0	41
4	18.0	44
5	11.5	36
6	8.0	30
7	5.8	28
8	4.3	26
9	3.5	19

Ac₁	Ac₃	Bs	Ms	Mf
737	815	584	402	292

Ac₁	Ac₃	Bs	Ms	Mf
737	815	584	402	292

工艺	加热段	均热段			快冷段	过时效段(保温)
工艺1	10	820	100	3	730	45	280	280	400	150
工艺2	10	820	100	3	700	45	280	280	400	150
工艺3	10	820	100	3	680	45	280	280	400	150
工艺4	10	820	100	3	670	45	280	280	400	150

工艺	加热段	均热段			快冷段	过时效段(保温)
工艺1	10	820	100	3	730	45	280	280	400	150
工艺2	10	820	100	3	700	45	280	280	400	150
工艺3	10	820	100	3	680	45	280	280	400	150
工艺4	10	820	100	3	670	45	280	280	400	150

项目	R_p0.2/MPa	R_m/MPa	A₈₀/%
技术要求	700~960	≥980	≥2.0
工艺1	937	1 157	10.5
工艺2	911	1 152	10.0
工艺3	871	1 098	11.5
工艺4	750	1 020	12.5

项目	R_p0.2/MPa	R_m/MPa	A₈₀/%
技术要求	700~960	≥980	≥2.0
工艺1	937	1 157	10.5
工艺2	911	1 152	10.0
工艺3	871	1 098	11.5
工艺4	750	1 020	12.5

冷轧980 MPa级马氏体钢产品研发

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杨源远 ¹ , 张秀飞 ² , 黄利 ¹ , 刘野 ²

包钢科技 | 品种质量与试验研究 2022,48(6): 33-36

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包钢科技 | 品种质量与试验研究 2022, 48(6): 33-36

冷轧980 MPa级马氏体钢产品研发

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杨源远¹, 张秀飞², 黄利¹, 刘野²

作者信息

¹ 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心, 内蒙古包头 014010

² 内蒙古包钢钢联股份有限公司稀土钢板材厂, 内蒙古包头 014010

杨源远(1984-),男,内蒙古巴彦淖尔市人,高级工程师,现从事板材新产品及工艺研究。

Research and Development of Cold Rolled 980 MPa Martensitic Steel Product

Yuan-yuan Yang¹, Xiu-fei Zhang², Li Huang¹, Ye Liu²

Affiliations

¹ Technical Center of Inner Mongolia Baotou Steel Union Co., Ltd., Baotou 014010, Inner Mongolia Autonomous Region, China

² Rare Earth Steel Plate Plant of Inner Mongolia Baotou Steel Union Co., Ltd., Baotou 014010, Inner Mongolia Autonomous Region, China

出版时间: 2022-12-25

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摘要

收起

文章根据冷轧980 MPa级马氏体钢技术要求进行了化学成分和生产工艺设计,并采用中试平台开展了冷轧980 MPa级马氏体钢实验室退火工艺研究。研究结果表明,采用相同化学成分及轧制工艺生产的冷轧980 MPa级马氏体钢通过调整退火缓冷温度得到的产品屈服强度为750~940 MPa,抗拉强度达到1 020 MPa以上,延伸率在10%以上,满足技术要求。明确了缓冷温度对冷轧980 MPa级马氏体钢组织性能的影响规律,结合显微组织及成品机械性能确定该成分体系下均热温度为800 ℃、缓冷冷速为3 ℃/s、快冷冷速为45 ℃/s、快冷温度为280 ℃时,最佳缓冷温度为680 ℃。

关键词

汽车钢 / 马氏体 / 冷轧 / 抗拉强度 / 显微组织

Abstract

收起

In this paper, the chemical composition and production process are designed according to the technical requirements of cold rolled 980 MPa martensitic steel as well as the study of its annealing process in laboratory is carried out with pilot-scale test platform. The study results showed that the yield strength was 750~940 MPa, tensile strength reached over 1 020 MPa and elongation was over 10% for the products of cold rolled 980 MPa martensitic steel produced with the same chemical composition and rolling process through adjusting the slow cooling temperature of annealing, which could meet technical requirements. The effect laws of slow cooling temperature on microstructure and properties of cold rolled 980 MPa martensitic steel are clear and definite as well as the soaking temperature is determined to be 800 ℃,slow cooling rate is determined to be 3 ℃/s, rapid cooling rate is determined to be 45 ℃/s and the optimum slow cooling temperature is determined to be 680 ℃ when rapid cooling temperature is 280 ℃ with the composition system combining with the microstructure and mechanical properties of finished products.

Key words

automobile steel / martensite / cold rolling / tensile strength / microstructure

引用本文

杨源远, 张秀飞, 黄利, 刘野. 冷轧980 MPa级马氏体钢产品研发. 包钢科技, 2022 , 48 (6) : 33 -36 .

Yuan-yuan Yang, Xiu-fei Zhang, Li Huang, Ye Liu. Research and Development of Cold Rolled 980 MPa Martensitic Steel Product[J]. Science & Technology of Baotou Steel, 2022 , 48 (6) : 33 -36 .

正文

收起

汽车用钢市场顺应着能源和环保要求下对汽车车身减重的需要,对于汽车用先进高强钢的需求越来越多^[1]。冷轧马氏体钢板属于超高强度的先进高强汽车钢。冷轧马氏体钢板主要是按照钢板的抗拉强度来进行分级,980 MPa级别的钢板通常用于汽车安全结构件的制造^[2]。最早生产冷轧马氏体钢的主要是日本和瑞典等一些拥有先进轧制设备及大型连续退火线的钢企^[3-4],国内对于冷轧马氏体钢的研发稍晚。宝钢于2009年开始具备部分级别的马氏体钢供货能力,目前已经具备生产980~1 400 MPa级的冷轧马氏体钢板的能力^[5]。鞍钢刘志伟^[6]等人采用常规喷气冷却连续退火机组研制出超高强冷轧耐候马氏体钢,并对其显微组织和力学性能进行了研究。

为了顺应汽车钢市场的需要,填补包钢冷轧汽车钢产品的空白,利用中试试验平台开展冷轧980 MPa级马氏体钢冶炼、热轧、冷轧及退火生产工艺研究,设计并生产出的冷轧980 MPa级马氏体钢满足技术标准要求,为冷轧980 MPa级马氏体钢工业化生产奠定理论基础。

1 试验材料及试验方案

收起

1.1 冷轧980 MPa级马氏体钢产品技术要求

980 MPa级冷轧马氏体钢的技术要求见表1、表2。

1.2 产品化学成分

根据冷轧980 MPa级马氏体钢产品的技术要求,设计产品的化学成分体系。冷轧马氏体钢的显微组织类型主要是马氏体,马氏体的含量直接决定了钢板的强度级别^[7]。冷轧马氏体钢板的马氏体组织主要依靠快速淬火获得,因而获得较高的力学性能。因此,设计马氏体钢成分时,考虑添加的合金元素含量不高,合金体系主要以C-Si-Mn为基础,再添加少量的Cr元素以增加淬透性^[8]。综上因素设计出的马氏体钢成分如表3所示。

1.3 轧制工艺

1.3.1 生产工艺流程

试验在中式试验平台进行,工艺流程为真空冶炼炉炼钢→热轧机组轧制→酸洗→冷轧机组冷轧→连续退火机组连续退火。

1.3.2 主要工艺参数

利用中试试验平台550 mm热轧机组完成热轧试验,热轧原料厚度为110 mm,经9道次轧制,最终目标厚度为3.5 mm。主要工艺参数见表4,各道次压下率见表5。

热轧完成后对热轧成品进行酸洗,去除表面氧化铁皮,利用实验室冷轧机组进行冷轧,产品目标厚度为1.0 mm,冷轧总压下率为71%。

1.4 连续退火工艺

1.4.1 CCT曲线和奥氏体化曲线模拟计算

为确定冷轧980 MPa级马氏体钢的连续退火方案,利用软件计算冷轧980 MPa级马氏体钢的CCT曲线和奥氏体化曲线,计算得出产品组织转变温度理论值如表6所示。

1.4.2 退火工艺方案

冷轧980 MPa级马氏体钢通过连续退火机组生产,采用的连续退火工艺主要包括加热、均热、缓冷、快冷、过时效和终冷等几个工艺过程。其中重要的工艺过程包括均热过程(即奥氏体化)、缓冷过程、快冷过程等。冷轧980 MPa级马氏体钢需要经过缓冷获得铁素体,再经过快冷获得马氏体。均热段设计的温度决定了奥氏体化的程度,快冷设定温度决定了马氏体最终形成量,这些工艺参数的设定对冷轧980 MPa级马氏体钢产品的力学性能起着决定性作用。为了明确缓冷温度对冷轧980 MPa级马氏体钢组织性能的影响,根据设计的成分体系和组织转变温度模型计算,结合实验室研究设备的技术条件,确定冷轧980 MPa级马氏体钢退火工艺方案如图1、表7所示。

2 试验结果

收起

2.1 产品的显微组织

图2为热轧产品显微组织。

由图2可见,冷轧980 MPa级马氏体钢热轧产品的显微组织为铁素体+珠光体+贝氏体。

将工艺1、工艺2、工艺3、工艺4退火产品取样进行显微组织观察,对应的编号分别为a、b、c、d,具体见图3。

由图3可见,经过冷轧及连续退火后,冷轧马氏体钢980MS的显微组织以马氏体为主,含有少量铁素体。随着缓冷温度的降低,铁素体比例逐渐增大,分布也变得更加均匀。

2.2 产品力学性能

冷轧980 MPa级马氏体钢产品力学性能如表8所示,产品的屈服强度、抗拉强度和延伸率满足要求。

由表8可见,工艺1—工艺4下的产品机械性能均符合标准要求,工艺1、工艺2的产品强度余量较大,伸长率偏低,工艺4的产品抗拉强度余量较小,在实际生产过程中存在抗拉强度低于标准的风险。结合显微组织及成品机械性能可确定该成分体系下均热温度为800 ℃、缓冷冷速为3 ℃/s、快冷冷速为45 ℃/s、快冷温度为280 ℃时,最佳缓冷温度为680 ℃。

3 结论

收起

(1)以C含量为0.13%~0.14%、Mn含量为1.70%~1.80%,同时添加0.25%~0.35%的Cr元素的成分体系生产出的冷轧980 MPa级马氏体钢产品的力学性能满足产品技术要求。

(2)试验热轧板的显微组织类型为铁素体+珠光体+贝氏体。经过冷轧及连续退火后,冷轧马氏体钢980MS的显微组织以马氏体为主,含有少量铁素体。

(3)通过调整退火缓冷温度得到的产品屈服强度为750~940 MPa之间、抗拉强度达到1 020 MPa以上,延伸率为10%以上,满足技术要求。随着缓冷温度的降低,显微组织中铁素体含量逐渐增大,强度呈下降趋势。

(4)通过设置不同的缓冷温度调整980 MPa级马氏体钢铁素体含量,结合显微组织及成品机械性能可确定在该成分体系下均热温度为800 ℃、缓冷冷速为3 ℃/s、快冷冷速为45 ℃/s、快冷温度为280 ℃时,最佳缓冷温度为680 ℃。

参考文献

收起

文献

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参考文献引证文献

排序方式：

[1]

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2022年第48卷第6期

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130

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接收时间：2022-10-13
首发时间：2025-11-24
出版时间：2022-12-25

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收稿日期：2022-10-13

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¹ 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心, 内蒙古包头 014010

² 内蒙古包钢钢联股份有限公司稀土钢板材厂, 内蒙古包头 014010

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

C	Si	Mn	P	S	Al_t
≤0.20	≤2.2	≤3.0	≤0.02	≤0.025	≥0.01

Al_t

≤0.20

≤2.2

≤3.0

≤0.02

≤0.025

≥0.01

R_p0.2/MPa	R_m/MPa	A₈₀/%
700~960	≥980	≥2

R_p0.2/MPa

R_m/MPa

A₈₀/%

700~960

≥980

≥2

C	Si	Mn	P	S	Al_t	Cr
0.13~0.14	0.50~0.55	1.70~1.80	≤0.020	≤0.010	0.038	0.25~0.35

Al_t

0.13~0.14

0.50~0.55

1.70~1.80

≤0.020

≤0.010

0.038

0.25~0.35

精轧开轧温度	精轧终轧温度	模拟卷取温度
1 230±10	880±10	580±10

精轧开轧温度

精轧终轧温度

模拟卷取温度

1 230±10

880±10

580±10

道次	厚度/mm	压下率/%
0	110.0
1	85.0	23
2	54.0	36
3	32.0	41
4	18.0	44
5	11.5	36
6	8.0	30
7	5.8	28
8	4.3	26
9	3.5	19

道次

厚度/mm

压下率/%

110.0

85.0

54.0

32.0

18.0

11.5

8.0

5.8

4.3

3.5

Ac₁	Ac₃	Bs	Ms	Mf
737	815	584	402	292

Ac₁

Ac₃

737

815

584

402

292

工艺	加热段	均热段			快冷段	过时效段(保温)
工艺1	10	820	100	3	730	45	280	280	400	150
工艺2	10	820	100	3	700	45	280	280	400	150
工艺3	10	820	100	3	680	45	280	280	400	150
工艺4	10	820	100	3	670	45	280	280	400	150

工艺

加热段

均热段

缓冷段

快冷段

过时效段(保温)

终冷段

加热速度
/(℃·s^-1)

温度
/℃

时间
/s

冷却速度
/(℃·s^-1)

温度
/℃

冷却速度
/(℃·s^-1)

温度
/℃

时间
/s

温度
/℃

工艺1

820

100

730

280

400

150

工艺2

820

100

700

280

400

150

工艺3

820

100

680

280

400

150

工艺4

820

100

670

280

400

150

项目	R_p0.2/MPa	R_m/MPa	A₈₀/%
技术要求	700~960	≥980	≥2.0
工艺1	937	1 157	10.5
工艺2	911	1 152	10.0
工艺3	871	1 098	11.5
工艺4	750	1 020	12.5

项目

R_p0.2/MPa

R_m/MPa

A₈₀/%

技术要求

700~960

≥980

≥2.0

工艺1

937

1 157

10.5

工艺2

911

1 152

10.0

工艺3

871

1 098

11.5

工艺4

750

1 020

12.5