一种600MPa级热镀铝硅高扩孔复相钢及其制备方法与流程

本发明属于汽车用钢制造领域，特别涉及一种600mpa级热镀铝硅高扩孔复相钢及其制备方法。

背景技术：

1、汽车的燃油消耗与车身重量密切相关，研究表明，汽车重量每减轻10％，燃油消耗将降低6％～10％，排放降低4％。根据国际钢铁协会发布的第五版先进高强钢应用指南，先进高强钢通常指的是强度超过550mpa的高强钢。复相钢作为先进高强钢的典型代表，显微组织为铁素体与贝氏体，可能含有马氏体与奥氏体，由于其具有良好的冲压翻边性能及较好的强度与塑性，目前在汽车产业中得到了较为广泛的应用。通过马氏体和贝氏体以及析出强化的复合作用，复相钢具有高强度、良好翻边性能的特点，适应于汽车零部件成型工艺中的辊压成型，具有广阔的市场前景。除了良好的力学性能和应用性能，很多车身要求结构件具有良好的表面质量，目前复相钢表面镀层主要为热镀锌，但随着锌资源日益减少、价格日益升高，亟需一种与热处理制度相匹配的新的热镀方式，来应对未来市场对良好表面质量和力学性能复相钢的需求。

2、公开号为cn111945075b的中国授权专利公开了一种590mpa级高扩孔性能合金化热镀锌dh钢及其制备方法。其采用c、mn、si+al的成分体系设计，钢中添加了0.02～0.6％的al元素来抑制残余奥氏体的分解和碳化物的析出，但al添加会影响炼钢过程连铸的困难，同时其还采用合金化镀锌的方式获得镀层，其中合金化温度在470～530℃之间，合金化保温时间为5～60s，该合金化过程为高温短时，不利于贝氏体相变的充分进行从而可能影响钢板的扩孔性能。

3、公开号为cn103667948b的中国授权专利公开了一种复相钢及其制备方法。该发明采用c、mn、si+al的成分设计，同时添加cr元素增加钢的淬透性，细化组织，同时采用冶炼、热轧的方式获得钢板性能为屈服强度430～590mpa，抗拉强度600～700mpa，延伸率20～35％，扩孔率80％以上，但该发明为涉及冷轧及镀层。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝硅镀层的600mpa级复相钢板制备方法，通过将成分结合工艺的巧妙设计和铝硅液的合理控制，并且采用新颖的热涂镀工艺与热处理工艺相匹配，得到的新型复相钢抗拉强度600mpa以上，屈服强度400～550mpa，延伸率大于20％，扩孔值90％以上，实现了钢板的良好强塑性、成型性，同时兼顾优异扩孔性能的铝硅镀层复相钢。

2、本发明目的是这样实现的：

3、本发明提供一种铝硅镀层的600mpa级复相钢板，包括基板和镀层，所述基板化学成分按重量百分比计，包括：c：0.08％～0.12％，si：1.0％～2.0％，mn：0.2％～0.5％，cr：0.1～0.4％，mo:0.05～0.2％，p≤0.02％，s≤0.005％，ti：0.01～0.03％，nb：0.01～0.03％，余量为fe和不可避免的杂质。

4、进一步地，所述镀层化学成分按重量百分比计，包括以下组分：al含量88～93％，si含量7～12％。

5、进一步地，所述基板中mn+cr＝0.5％～0.8％。

6、进一步地，所述基板中mo/cr＝1/3～2/3。

7、进一步地，所述钢板钢材抗拉强度600mpa以上，屈服强度400～550mpa，延伸率≥20％，扩孔率≥90％。

8、进一步地，所述钢板显微组织所述钢板组织包括铁素体、贝氏体、珠光体和马氏体，以平面面积法统计，铁素体含量35％～61％，贝氏体含量20％～35％，珠光体6％～12％，马氏体含量在12％～25％之间。

9、本发明合金设计的理由如下：

10、c：c元素是低碳钢传统、经济的强化元素，但c元素含量过高会抑制贝氏体相变，增加钢板组织中各相的硬度差，导致钢板的扩孔性能下降，同时会给冶炼和焊接带来困难，c元素含量过低则很难使钢板达到600mpa，因此，本技术将c元素含量控制在0.1％左右，最优范围为0.08～0.12％。

11、si：si主要起到强化铁素体的作用，有利于减少各相硬度差，进而利于钢板的扩孔性能。因此，本发明中将si元素的含量控制为1.0％～2.0％。

12、mn：mn元素是钢板的强化元素，提高钢板的强度，同时该元素也是奥氏体稳定元素，能提高钢板的淬透性。该元素含量过低对钢板的强度有影响，含量过高则会发生偏析，恶化钢板的性能，因此本发明要求该元素含量控制在0.2％～0.5％。

13、cr：cr元素同mn元素相似，可以对钢板起到固溶强化作用，同时也是奥氏体的稳定元素，能够显著推迟珠光体和贝氏体转变，可以显著提高钢的淬透性。此外，由于本发明中c含量固定为0.1％左右，为了钢板强度达到600mpa，本发明要求cr元素含量控制在0.1～0.4％，同时，mn+cr含量过低担心钢板强度不足，过高会降低扩孔性能，因此也要求mn+cr含量在0.5～0.8％之间。

14、mo：mo元素在钢板中主要起到提高钢板淬透性的作用，抑制铁素体和贝氏体相变的发生，一般和cr复合添加效果较好。该元素含量过低会使钢板淬透性不足，过高则显著增加钢板的成本，因此本发明要求mo元素含量控制在0.05％～0.2％，且要求其含量是cr的1/3～2/3。

15、ti：ti在可以捕捉钢中游离的n原子，起到固n的作用。同时tin可在凝固过程中析出，起到钉扎晶界的作用，ti(c,n)热轧阶段析出起到钉扎原奥氏体晶界，细化原奥氏体晶粒的作用。同时少量ti析出在连续退火阶段析出，起到强化铁素体、贝氏体的作用，但添加过多的ti效果有限且增加成分。因此，本发明中将ti元素含量控制为0.01％～0.03％。

16、nb：nb对细化晶粒、相变行为、奥氏体中c富集和马氏体形核发挥显著作用。nb与c和n结合形成细小的碳氮化物，阻止晶粒长大，起到明显强化效果。因此，本技术将mn元素含量控制在0.01～0.03％。

17、p：p元素是钢中的有害元素，其含量越低越好，但过低的要求会增加炼钢的难度，增加冶炼成本，因此本发明中将p元素含量控制在p≤0.02％。

18、s：s元素是钢中的有害元素，其含量越低越好。该元素含量要求过低同样会严重地增加炼钢难度而增加成本，因此本发明中将s元素含量控制在s≤0.005％。

19、本发明技术方案之二是提供一种600mpa级热镀铝硅高扩孔复相钢的制备方法，包括以下步骤：冶炼、热轧、酸洗、冷轧、连退镀铝硅、光整一系列工序，具体步骤如下：

20、冶炼：通过转炉进行冶炼，得到上述范围内的合金成分。

21、热轧：①加热温度在1200～1250℃之间，保温时间≧100min。该限定温度和时间可以保证ti原子与钢中地n、c元素发生析出行为而形成ti(c，n)，因此可以保证钢中n元素被有效固定，同时ti(c，n)的析出可以起到钉扎原奥氏体晶界，细化原奥氏体晶粒的作用。②开轧温度在1100～1150℃之间，终轧温度在900℃以上，保证再结晶区的轧制温度，促进原奥氏体晶粒在热轧阶段的动态再结晶行为。③卷取温度在560～700℃之间，防止卷取温度过低加大冷轧难度。热轧卷厚度在2.5～4.0mm之间。

22、酸洗：去除热轧表面所生成的氧化铁皮，保证冷轧钢板表面质量。

23、冷轧：冷轧压下率为40％～60％，保证冷轧40％以上轧制压下量，促进冷轧组态中的组织纤维化；同时，防止冷轧压下率过高，导致变形抗力过大，难以轧制到目标厚度。

24、连续退火镀铝硅：

25、①加热等温温度在760～840℃，等温时间在80～150s，缓冷温度650～700℃，缓冷冷速控制在0.5～5℃/s；此加热温度与等温时间保证冷轧组织能够进行回复与再结晶，形成铁素体与奥氏体两相组织，保证奥氏体成分均匀化；缓冷过程会生成铁素体与珠光体；此过程促进c原子向过冷奥氏体富集。

26、②镀铝硅：缓冷后带钢进入铝硅镀液获得表面镀层，铝硅镀液温度为650～700℃，镀铝硅时间为3～10s；所述镀铝硅液成分为：al含量88～93％，si含量7～12％。

27、③镀铝硅后以大于10℃/s的冷速冷却至过时效温度320～420℃，过时效等温时间为200～650s，随后以大于2℃/s的冷速降至室温；然后，钢板进入光整机进行板形调整，控制在0.1％～0.8％。

28、其机理在于：首先在奥氏体区或两相区退火得到合适比例的铁素体和原奥氏体；缓冷至650～700℃进行热镀铝硅，再冷却至320～420℃等温获得马氏体和贝氏体组织。由于热镀铝硅在缓冷阶段，因此本发明过时效阶段的时间可以根据相变需要灵活调控，打破了热镀锌钢板必须高温短时过时效的限制，能够使贝氏体转变充分，有利于复相钢的扩孔性能和力学性能。

29、本发明钢板最终组织构成为铁素体+贝氏体+马氏体+珠光体，钢板表面为铝硅镀层。可见，本发明采用新颖的热涂镀工艺与热处理工艺相匹配，得到的新型复相钢抗拉强度600mpa以上，屈服强度400～550mpa，延伸率大于20％，扩孔值90％以上，实现了钢板的良好强塑性和成型性。

30、本发明有益效果在于：

31、1.本发明的钢材化学成分主要以c、mn为主要元素，无明显贵重合金，同时c含量低于0.12％，有利于生产及应用过程中的激光焊接及电阻点焊；

32、2.本发明采用新颖的热镀铝硅方法实现复相钢表面镀层地获得，并巧妙地在缓冷阶段进行热镀铝硅，完美地与热处理制度相匹配，打破了热镀锌钢板必须高温短时过时效的限制，能够使贝氏体转变充分，有利于复相钢的扩孔性能和力学性能；

33、3.本发明通过低成本的合金设计以及巧妙工艺设计，实现了钢板的良好强塑性和成型性。本发明钢板最终组织构成为铁素体+贝氏体+马氏体+珠光体，铁素体含量35％～61％，贝氏体含量20％～35％，珠光体6％～12％，马氏体含量在12％～25％之间，钢板表面为铝硅镀层。

34、4.本发明采用新颖的热涂镀工艺与热处理工艺相匹配，得到的新型复相钢抗拉强度≥600mpa，屈服强度400～550mpa，延伸率≧20％，扩孔值≥90％，实现了钢板的良好强塑性和成型性。