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一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法

阅读：677发布：2021-02-26

IPRDB可以提供一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.08～0.10％、Si：0.1～0.3％、Mn：1.8～2.1％、Cr：0.3～0.5％、Nb：0.04～0.06％、Als：0.03～0.06％、P≤0.015％、S≤0.010％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。通过冶炼、热连轧、酸洗冷轧、连续退火工艺，得到了金相组织为铁素体+马氏体组织，其晶粒度等级为12级以上，屈服强度为420MPa～550MPa，抗拉强度为≥780MPa，延伸率为16％～21％，扩孔性能可达到40％以上，横、纵向180°冷弯弯心直径可达到0a的冷轧双相钢钢板。，下面是一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板，其特征在于，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.08～0.10％、Si：0.1～0.3％、Mn：1.8～2.1％、Cr：0.3～0.5％、Nb：0.04～

0.06％、Als：0.03～0.06％、P≤0.015％、S≤0.010％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板，其特征在于，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.085～0.094％、Si：0.17～0.22％、Mn：1.93～2.08％、Cr：0.33～

0.38％、Nb：0.04～0.053％、Als：0.04～0.05％、P≤0.015％、S≤0.010％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：冶炼与凝固；

S2：热连轧；

S3：酸洗冷轧；

S4：连续退火。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，适用于转炉、电炉或感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯，浇注过程中投用电磁搅拌和动态轻压下装置。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：将铸坯经1230～1270℃加热，由粗轧机进行5-20道次轧制，热轧到30-50mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至2.0～6.0mm厚度后在540-600℃范围内进行卷取成钢卷。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，冷轧压下率为50～

75％，轧至0.6～2.5mm厚度。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以5-15℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至780～820℃，保温80～160s，以3～7℃/s的速度冷至650～710℃后以不小于40℃/s的冷却速度快速冷却至在270～290℃，并在此温度下过时效处理350～700s后冷至室温。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以5-15℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至790～810℃，保温85～125s，以3～7℃/s的速度冷至660～700℃后以45～60℃/s的冷却速度快速冷却至在270～290℃，并在此温度下过时效处理350～520s后冷至室温。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤S4具体包括以下步骤：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以10℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至790℃，保温

115s，以6℃/s的速度冷至660℃后以50℃/s的冷却速度快速冷却至在270℃，并在此温度下过时效处理476s后冷至室温。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板为铁素体马氏体组织，屈服强度为420MPa～550MPa，抗拉强度为≥780MPa，延伸率为

16％～21％，扩孔性能可达到40％以上。

说明书全文

一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于冷轧汽车用钢制造领域，涉及一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着汽车轻量化的发展和对汽车用材料综合性能要求的提高，汽车用钢经历了低合金高强钢、含磷高强IF钢、双相钢、TRIP钢等的发展，其强度级别与强塑积在不断提高。具有双相组织的铁素体/马氏体双相钢则是相变强化型高强钢的代表，成为目前应用最广的高强度汽车用钢之一，而有研究表明，双相钢在未来汽车车身上的用量将达到80％，具有广阔的应用前景。

[0003] 双相钢以相变强化为基础，具有低屈强比、高初始加工硬化速率、良好强度和延性的配合等优点，但也正由于其具有良好的强度与塑性匹配，在780MPa级以上冷轧双相钢开发过程中往往仅注强度和重塑性的提高而忽略了其他成形特性要求。由于双相钢产品中铁素体与马氏体强度差别较大，在弯曲和扩孔过程中因为变形不均匀容易导致开裂，而抗拉强度780MPa级双相钢产品主要应用于座椅横梁、座椅长导轨、B柱加强板等零件，这些零件的成形往往对拉延性能要求不高，而对冷弯和扩孔性能提出了更高的要求，冷弯、翻边开裂等也是该强度级别冷轧双相钢产品的主要失效原因之一。

[0004] 在成分设计方面，冷轧双相钢的成分通常为C-Si-Mn或者C-Mn-Cr系，另外根据强度需求在C-Mn基础上添加Nb或Cr、Mo、B等微合金化成分来提高强度和淬透性。C元素是稳定奥氏体并提双相钢钢强度的重要元素，然而碳含量过高直接影响材料焊接性能和延伸率。但是降低C含量又会导致两相区处理后奥氏体的稳定性不足而无法获得足量的马氏体，造成强度不足。Si是一种固溶强化元素，不溶于渗碳体，能强烈阻碍渗碳体的析出和提高铁素体强度。但是当钢种Si含量较高时，钢材表面质量的降低，且影响材料涂装性能。Mn、Cr、B、Mo等元素是提高淬透性重要元素，但是含量过高提高合金成本。因此有必要设计合理的成分和工艺，保证双相钢既满足淬透性、强度和焊接性要求，又要尽量降低微合金元素的用量，降低成本。通过合理的成分与工艺匹配达到理想的产品性能以满足汽车用钢使用要求。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法，采用优化的经济型双相钢化学成分设计，制定合适的连续退火温度制度，配合炼钢、热轧和冷轧工艺，能够获得抗拉强度在780MPa以上、延伸率高于16％的高强度冷轧退火双相钢产品，同时保证优异的冷弯和扩孔性能和良好的板形、表面质量、冲压性能和焊接性能。

[0006] 本发明采取的技术方案为：

[0007] 一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板，包括以下化学成分及重量百分比：C：0.08～0.10％、Si：0.1～0.3％、Mn：1.8～2.1％、Cr：0.3～0.5％、Nb：0.04～0.06％、Als：
0.03～0.06％、P≤0.015％、S≤0.010％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0008] 进一步地，优选为包括以下化学成分及重量百分比：C：0.085～0.094％、Si：0.17～0.22％、Mn：1.93～2.08％、Cr：0.33～0.38％、Nb：0.04～0.053％、Als：0.04～0.05％、P≤0.015％、S≤0.010％、N：≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0009] 本发明还提供了所述抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板的制备方法，包括以下步骤：

[0010] S1：冶炼与凝固；

[0011] S2：热连轧；

[0012] S3：酸洗冷轧；

[0013] S4：连续退火。

[0014] 所述步骤S1中，适用于转炉、电炉或感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯，浇注过程中投用电磁搅拌和动态轻压下装置。

[0015] 所述步骤S2具体包括以下步骤：将铸坯经1230～1270℃加热，由粗轧机进行5-20道次轧制，热轧到30-50mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至2.0～6.0mm厚度后快速冷却至540-600℃范围内进行低温卷取成钢卷，这样有利于避免由C、Mn等合金元素扩散偏析引起的带状组织，获得均匀细小的热轧中间品组织。

[0016] 进一步地，所述步骤S2中，加热温度优选为1235～1246℃，卷取温度优选为552～583℃。

[0017] 所述步骤S3中，在冷轧设备允许范围内为细化晶粒并获得足够的变形畸变能，冷轧压下率设置为50～75％，轧至0.6～2.5mm厚度。进一步地，冷轧压下率优选为64～70％。

[0018] 所述步骤S4具体包括以下步骤：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以5-15℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至780～820℃，并在此温度保温80～160s以获得均匀的两相组织，如果退火温度偏高，则退火再结晶晶粒粗大，奥氏体含量增多淬透性不足，成品强度低、屈强比高；退火温度偏低则可能再结晶不完全。以3～7℃/s的速度冷至650～710℃，缓冷过程中，一定数量的奥氏体转变为铁素体。随后以不小于40℃/s的冷却速度快速冷却至270～290℃发生马氏体相变，获得铁素体+马氏体的双相组织，并在此温度下过时效处理350～700s后冷至室温，过时效处理可消除马氏体相变引起的内应力，同时铁素体中固溶原子向相界面转移，有利于获得低屈强比的冷轧双相钢。

[0019] 进一步地，所述步骤S4具体包括以下步骤：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以5-15℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至790～810℃，保温85～125s，以3～7℃/s的速度冷至660～700℃后以45～60℃/s的冷却速度快速冷却至在270～290℃，并在此温度下过时效处理350～520s后冷至室温。

[0020] 更进一步地，步骤S4具体包括以下步骤：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以10℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至790℃，保温115s，以6℃/s的速度冷至660℃后以50℃/s的冷却速度快速冷却至在270℃，并在此温度下过时效处理476s后冷至室温。

[0021] 所述的快速升温是指以加热炉最大功率进行升温。

[0022] 根据本发明的方法得到的所述抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板为铁素体+马氏体组织，其晶粒度等级为12级以上；屈服强度为420MPa～550MPa，抗拉强度为≥780MPa，延伸率为16％～21％，扩孔性能可达到40％以上，横、纵向180°冷弯弯心直径可达到0a(a＝钢板厚度)。

[0023] 本发明通过合理设计钢的化学成分及制备工艺及参数，获得抗拉强度在780MPa以上、延伸率高于16％的高强度冷轧退火双相钢产品，同时保证优异的冷弯和扩孔性能和良好的板形、表面质量、冲压性能和焊接性能。钢中各化学成分的作用如下：

[0024] C：最有效的强化元素之一，对于马氏体的形成起关键作用，钢中碳含量决定双相钢的强度级别和马氏体的性能；但过高的C含量会影响组织均匀性，造成成品的带状组织影响成形性能，本发明中C含量控制在0.08～0.10％的较低范围内。

[0025] Si：铁素体形成元素，起到固溶强化的作用，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，从而得到较低的屈强比；另一方面，Si含量过高在钢板表面形成的高熔点氧化物而影响钢板表面质量，尽量降低钢中的硅含量，所以本发明Si重量百分含量控制在Si：0.1～0.3％。

[0026] Mn：提高了奥氏体的稳定性，从而显著增加淬透性，Mn也起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可以推迟珠光体转变和贝氏体转变。另一方面，Mn是扩大γ区元素，当高的锰含量使珠光体转变开始时间推迟的同时，也会减缓铁素体的析出；而锰含量太低又满足不了淬透性要求，所以本发明Mn重量百分比含量控制在1.8～2.1％。

[0027] Cr：中强碳化物形成元素，和Mn元素一样能提高钢的淬透性，与其他合金元素搭配加入钢中，能大大提高钢的淬透性，从而推迟珠光体转变和贝氏体转变，而且扩大了卷取窗口，Cr也是一种固溶强化元素，起到对基体的强化作用。另一方面，过高的Cr含量，会使钢的淬透性大大提高，从而使强度大大增加，恶化了钢的成形性与焊接性。因此较佳的Cr含量应控制在0.3～0.5％以内。

[0028] Nb：Nb为析出强化元素，起到细化晶粒的作用，有利于获得均匀细小的成品组织，对成品强度和延伸率均有好处，本发明专利中Nb元素的添加量为0.04～0.06％。

[0029] Als：Al在双相钢中所起的作用与Si相似，同时Al还可形成AlN析出，起到一定的细化晶粒的作用。少量Al的存在，保证强度性能的前提下，可使双相钢的延伸性能提高。

[0030] 所以本发明Al重量百分比含量控制在0.03-0.06％。

[0031] P、S：为减少钢中有害杂质对钢的冲压性能的不良影响，严格控制钢中的P、S的含量。

[0032] 本发明的主要特点：采用相对低的C、Si、Mn添加微量Nb的经济型成分设计，配合炼钢工序电磁搅拌、动态轻压下以及热轧、退火工艺的合理控制，获得细小均匀的铁素体马氏体组织，最终获得成品抗拉强度780MPa以上、延伸率高于16％的高强度冷轧退火双相钢产品，同具有优异的冷弯和扩孔性能以及良好的板形、表面质量、冲压性能和焊接性能。此外，本发明对于生产工艺没有过高的要求，操作具备可行性，应用前景广泛。

[0033] 本发明与现有技术相比，本发明成本较低，产品成形性能优异，本发明设计的钢中只添加了少量Cr、Nb等元素，无需添加贵重的金属元素，通过炼钢以及热轧退火过程中温度工艺的合理控制即可获得性能优良钢材。根据目前市场情况，780MPa级冷轧双相钢产品吨钢利润约为1000元，按照年销售1万吨计算，可实现年新增利润1000万元。

[0034] 因此本发明设计的钢种性能优异，具有良好的应用前景，并且生产成本低廉，产品附加值高，适合市场推广。

附图说明

[0035] 图1为实施例1中的780MPa级冷轧双相钢钢板的500倍金相组织照片；

[0036] 图2为本发明连续退火工艺的示意图。

具体实施方式

[0037] 实施例1

[0038] 一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板，其化学成分及重量百分比如表1中实施例1所示。

[0039] 表1各实施例和比较例中钢的化学成分及重量百分比

[0040] C Si Mn Cr Nb Als P S N
实施例1 0.092 0.18 2.01 0.33 0.034 0.048 0.012 0.003 0.002
实施例2 0.093 0.21 1.98 0.35 0.046 0.047 0.009 0.006 0.005
实施例3 0.086 0.20 2.07 0.34 0.040 0.044 0.015 0.005 0.003
实施例4 0.088 0.19 1.95 0.37 0.052 0.042 0.010 0.008 0.002
比较例1 0.075 0.50 1.50 0.25 0.02 0.048 0.015 0.005 0.005
比较例2 0.120 0.20 2.40 0.38 0.10 0.047 0.013 0.009 0.003

[0041] 其制备工艺为：

[0042] (1)冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯，浇注过程中投用电磁搅拌和动态轻压下装置以减少凝固过程中的成分偏析；

[0043] (2)铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1240℃加热，由粗轧机进行8道次轧制，热轧到40mm厚度规格，由热连轧机组进行5-7道次轧制，轧至4.5mm目标厚度后在550℃进行卷取成钢卷；

[0044] (3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为60.0％，轧至1.8mm目标厚度；

[0045] (4)连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以5.4℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至790℃，保温125s，以4.0℃/s的速度冷至670℃后以46℃/s的冷却速度快速冷却至在270℃，并在此温度下过时效处理519s后冷至室温。

[0046] 根据本实施例中的方法得到的抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板的金相组织照片如图1所示，其为铁素体+马氏体组织，晶粒度等级为12.0级。

[0047] 实施例2

[0048] 一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板，其化学成分及重量百分比如表1中实施例2所示。

[0049] 其制备工艺为：

[0050] (1)冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯，浇注过程中投用电磁搅拌和动态轻压下装置以减少凝固过程中的成分偏析；

[0051] (2)铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1245℃加热，由粗轧机进行8道次轧制，热轧到35mm厚度规格，由热连轧机组进行7道次轧制，轧至3.5mm目标厚度后在580℃进行卷取成钢卷；

[0052] (3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为60.5％，轧至1.4mm目标厚度；

[0053] (4)连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以6.8℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至790℃，保温98s，以5.1℃/s的速度冷至670℃后以56.2℃/s的冷却速度快速冷却至在285℃，并在此温度下过时效处理408s后冷至室温。

[0054] 根据本实施例中的方法得到的抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板的金相组织为铁素体+马氏体组织，晶粒度等级为12.5级。

[0055] 实施例3

[0056] 一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板，其化学成分及重量百分比如表1中实施例3所示。

[0057] 其制备工艺为：

[0058] (1)冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯，浇注过程中投用电磁搅拌和动态轻压下装置以减少凝固过程中的成分偏析；

[0059] (2)铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1235℃加热，由粗轧机进行6道次轧制，热轧到40mm厚度规格，由热连轧机组进行7道次轧制，轧至4.5mm目标厚度后在560℃进行卷取成钢卷；

[0060] (3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为55.6％，轧至2.0mm目标厚度；

[0061] (4)连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以5.4℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至810℃，保温125s，以3.7℃/s的速度冷至700℃后以46.9℃/s的冷却速度快速冷却至在290℃，并在此温度下过时效处理519s后冷至室温。

[0062] 根据本实施例中的方法得到的抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板的金相组织为铁素体+马氏体组织，晶粒度等级为12.0级。

[0063] 实施例4

[0064] 一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板，其化学成分及重量百分比如表1中实施例4所示。

[0065] 其制备工艺为：

[0066] (1)冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯，浇注过程中投用电磁搅拌和动态轻压下装置以减少凝固过程中的成分偏析；

[0067] (2)铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1245℃加热，由粗轧机进行8道次轧制，热轧到35mm厚度规格，由热连轧机组进行7道次轧制，轧至3.0mm目标厚度后在600℃进行卷取成钢卷；

[0068] (3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为60.0％，轧至1.2mm目标厚度；

[0069] (4)连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以7.8℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至810℃，保温86s，以5.8℃/s的速度冷至690℃后以68.3℃/s的冷却速度快速冷却至在280℃，并在此温度下过时效处理357s后冷至室温。

[0070] 根据本实施例中的方法得到的抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板的金相组织为铁素体+马氏体组织，晶粒度等级为12.5级。

[0071] 比较例1

[0072] 一种冷轧双相钢钢板，其化学成分及重量百分比如表1中比较例1所示。

[0073] 其制备工艺为：

[0074] (1)冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯，浇注过程中投用电磁搅拌和动态轻压下装置以减少凝固过程中的成分偏析；

[0075] (2)铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1280℃加热，由粗轧机进行6道次轧制，热轧到35mm厚度规格，由热连轧机组进行7道次轧制，轧至6mm目标厚度后在530℃范围内进行卷取成钢卷；

[0076] (3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为66.7％，轧至2.0mm目标厚度；

[0077] (4)连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以3.9℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至760℃，保温173s，以2.6℃/s的速度冷至700℃后以34.2℃/s的冷却速度快速冷却至在290℃，并在此温度下过时效处理714s后冷至室温。

[0078] 根据本实施例中的方法得到不完全退火状态的冷轧双相钢钢板的金相组织为铁素体+马氏体组织，晶粒度等级为11.5级。

[0079] 比较例2

[0080] 一种冷轧双相钢钢板，其化学成分及重量百分比如表1中比较例2所示。

[0081] 其制备工艺为：

[0082] (1)冶炼与凝固：适用于转炉、电炉和感应炉冶炼，采用连铸生产铸坯，浇注过程中投用电磁搅拌和动态轻压下装置以减少凝固过程中的成分偏析；

[0083] (2)铸坯或铸锭的热连轧：将铸坯经1250℃加热，由粗轧机进行6道次轧制，热轧到35mm厚度规格，由热连轧机组进行7道次轧制，轧至6mm目标厚度后在630℃范围内进行卷取成钢卷；

[0084] (3)酸洗冷轧：将热轧带钢经盐酸槽酸洗，去除表面氧化铁皮后，进行冷连轧或冷轧，冷轧压下率为66.7％，轧至2.0mm目标厚度；

[0085] (4)连续退火：将酸洗冷轧步骤处理好的钢板，先以3.9℃/s的升温速率加热至170℃后，快速升温至830℃，保温173s，以1.9℃/s的速度冷至750℃后以38.3℃/s的冷却速度快速冷却至在290℃，并在此温度下过时效处理714s后冷至室温。

[0086] 根据本实施例中的方法得到冷轧双相钢钢板的金相组织为铁素体+马氏体组织，晶粒度等级为10.0级。

[0087] 以上各实施例和比较例中的抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板的力学性能如表3所示。

[0088] 表3

[0089]

[0090] 上述参照实施例对一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

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一种抗拉强度780MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法

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