一種300MPa級汽車結構件用鋼及其生產方法
2023-05-28 15:03:51
專利名稱：一種300MPa級汽車結構件用鋼及其生產方法
技術領域：
本發明涉及汽車用鋼鐵材料及其生產方法，具體屬於一種300MPa級汽車結構件用鋼及其生產的方法。
背景技術：
300MPa級微合金鋼因具有強度和塑性適當並具有良好的成形性和焊接性，在汽車尤其是轎車製造業廣泛使用，每輛車用量達40飛0公斤。
經檢索，中國專利(ZL99111533.3)公開了《一種低碳微合金鋼的製造方法》，其化學組成(wt %)為 C:0. 04 0. 11、Si:0. ro. 3、Mn: I. 0 I. 5、P :0. 001 0. 015、S:0. 001 0. 01、A1:0. 001 0. 05、Nb:0. 03 0. 06,Ti :0. 01 0. 04，餘量為 Fe。其存在的不足
是由於含0. oro. 04%的Ti，而Ti易氧化，故在煉鋼時需要增加RH真空處理工序，導致能耗高，生產效率降低，並且Ti的收得率低。另外，其由於Mn含量較高，導致焊接難度增加。另Si含量也較高，使鋼板表面易生成Mn2SiO4氧化物，鍍鋅性能不利，容易產生脫鋅現象。
發明內容
本發明在於克服上述不足，提供一種工藝流程短、能耗較低，力學性能穩定，且在滿足屈服強度為30(T340MPa及抗拉強度390 445MPa的前提下，延伸率不低於31%，塑性應變比r :1. 45 I. 80，應變硬化指數n :0. 16 0. 20，寬冷彎試驗彎曲180。，彎心直徑d=0，金相組織中，等軸鐵素體體積百分比含量為85 90%，粒狀珠光體體積百分比含量為10 15%的300MPa級汽車結構件用鋼及其生產的方法。實現上述目的的措施
一種300MPa級汽車結構件用鋼，其主要組分及重量百分比含量為C 0. 06 0. 08%,Si :0. 05 0. 09%, Mn :0. 30 0. 45%, Al :0. 025 0. 055%, P :0. 015 0. 025%, S^O. 006%,Nb :0. 010 0. 019%, N彡0. 006%，其餘為Fe及不可避免的雜質；力學性能在滿足屈服強度為30(T340MPa及抗拉強度390 445MPa的條件下，延伸率不低於31%，塑性應變比r :
I.45 I. 80，應變硬化指數n :0. 16 0. 20，寬冷彎試驗彎曲180。，彎心直徑d=0，金相組織中，等軸鐵素體體積百分比含量為85 90%，粒狀珠光體體積百分比含量為10 15%。其特徵在於還添加有Cr ( 0. 02%或Cu彡0. 10%或Ni彡0. 05%或Mo彡0. 04%或其中的兩種及以上的元素；兩種及以上的元素則在該元素控制範圍內任意取值即可。生產一種300MPa級汽車結構件用鋼的方法，其步驟
1)進行鐵水脫硫，控制鐵水中S彡0.006% ；
2)轉爐冶煉；
3)進行鋼包吹気,吹IS時間為5 10分鐘,流量為4、立方分米/秒；
4)進行連鑄，控制澆注溫度在1540 1550°C；
5)對鑄坯加熱，加熱溫度控制在1200 1250°C；
6)進行熱軋，控制開軋溫度在1135 1140°C，控制終軋溫度在917 925°C；7)進行卷取，卷取溫度控制在685 705°C；
8)進行常規酸洗；
9)進行冷軋，控制總壓下率在62 78%；
10)進行連續退火控制預熱溫度在830 850°C，並進行常規保溫；在25 30°C/秒的冷卻速度下冷卻至360 410°C，後再冷卻至室溫；
11)進行平整，並待用。本發明中各元素及主要工序的作用及機理
C價格低廉，同時，C也是固溶強化元素，強化效果十分明顯，C含量越高對強化效果越 好。但C含量過高，不利於保證材料的成形性和焊接性能。因此，C含量控制在0. 06、. 08%。Si元素固溶在鐵素體中，提高鋼的強度，但Si元素容易在鋼板表面形成緻密的氧化層Mn2SiO4，從而影響材料的鍍鋅性能，所以本發明Si元素在鋼中的含量控制在0. 05、. 09%oMn元素是常規的強韌化元素，作為奧氏體形成元素，擴大奧氏體區，降低終軋溫度，推遲奧氏體轉變，同時可以起到細化晶粒的作用。但Mn元素含量太高，一方面增加成本，另一方面增加鋼的淬透性，使焊接組織出現硬化層導致裂紋焊縫及熱影響區裂紋敏感性增高。因此，將Mn含量0. 30 0. 45%。Al在本發明中，主要作用是在煉鋼過程中脫氧，使鋼水鎮靜。同時，在成品鋼中會有Al (N，C)析出，起到提高鋼的強度作用，過多的Al帶來冶煉難度和夾雜產生。因此Al控制在0. 025 0. 055%。P對鋼的強化效果僅次於C，但P過高導致本發明材料的塑性、焊接性和成形性不利，因此，P含量控制在0. 0159T0. 025%,而且，這個範圍工業化生產上很容易控制，並且不需要特殊添加。S對本發明材料的塑韌性不利，降低耐腐蝕性，同時，為避免產生鑄坯裂紋，嚴格限制S含量，因此，要求S彡0. 006%。Nb對於本發明來說，屬於微合金化元素，是一種強碳氮化物形成元素，在一定的熱軋冷卻速度和冷軋退火段一定的冷卻速度下，產生二相粒子析出強化，對鋼的強度顯著提高，並且可以阻止高溫奧氏體過分長大，具有極強的細化晶粒作用。其強化效果遠遠高於V、Ti，而且，Nb不易氧化，但Nb含量過高，容易導致碳氮化物偏聚，其加工性變差，同時，增加了材料成本。因此，Nb含量控制在0.010、. 019%。CrXu.Ni.Mo具有顯著提高鋼屈服強度的作用，同時又不損失成形性能，但過多對焊接性不利，同時，在連鑄和熱軋時易產生晶界偏析，對塑性產生不利影響，導致鋼材脆性增大，因此限制上述元素含量，Cr ( 0. 02%, Cu ( 0. 10%, Ni ( 0. 05%, Mo ( 0. 04%。本發明突破傳統的觀念，不採用真空處理工序，熱處理採用連續退火爐退火，再配以本發明所述的成分，從而解決了現有同級別高強鋼對生產工藝的高要求和嚴要求問題，能使成材率大幅度提高，達到95%以上，生產流程縮短，並且能耗得以降低。具有特點如下
(I)本發明採用低碳固溶強化和細晶強化的複合強化微合金化冷軋或者熱鍍鋅高強鋼，來達到所要求的性能，除了具有二相粒子析出強化作用外，還存在細化晶粒，因此，在提高強度的同時伸長率A還能達至少31%。
(2)發明材料含有穩定的等軸鐵素體+珠光體，其中，粒狀珠光體體積百分數在1(T15%左右，晶粒度達到12級以上，在鐵素體晶內或晶界有二相粒子析出，而且呈均勻分布(如圖所示)，從而保證了材料的高強度和穩定的力學性能。(3)與同等強度的固溶強化鋼相比，碳當量降低(Ceq在0. 2%以下)，加之微合金元素的細晶作用，可以有效減少焊接造成的晶粒粗大，對焊接性能非常有利，並且鋼板有較高的強度，很高的伸長率和良好的點焊性、良好的成形性並具有可鍍性。是高端轎車選取的理想結構件材料。
圖I為本發明鋼板經金相放大500倍觀察，為等軸鐵素體+珠光體的金相組織 圖2為透射電鏡所觀察的二相粒子圖 圖2中黑點為碳氮化物的二相粒子析出物。
具體實施例方式下面對本發明予以詳細描述
表I為本發明各實施例及對比例的化學組分及重量百分比含量列表。表2為本發明各實施例及對比例的主要工藝參數列表，其按照如下工藝步驟進行
1)進行鐵水脫硫，控制鐵水中s<0. 006% ；
2)轉爐冶煉；
3)進行鋼包吹気,吹IS時間為5 10分鐘,Il流量為4、立方分米/秒；
4)進行連鑄，控制澆注溫度在1540 1550°C；
5)對鑄坯加熱，加熱溫度控制在1200 1250°C；
6)進行熱軋，控制開軋溫度在1135 1140°C，控制終軋溫度在917 925°C；
7)進行卷取，卷取溫度控制在685 705°C；
8)進行常規酸洗；
9)進行冷軋，控制總壓下率在62 78%；
10)進行連續退火控制預熱溫度在830 850°C，並進行常規保溫；在25 30°C/秒的冷卻速度下冷卻至360 410°C，後再冷卻至室溫；
11)進行平整，並待用。表3為本發明各實施例及對比例的力學性能及金相組織檢測結果列表。表I本發明各實施例及對比例的組分及被％含量列表
權利要求
1.一種300MPa級汽車結構件用鋼，其主要組分及重量百分比含量為C 0. 06 0.08%, Si :0. 05 0. 09%, Mn :0. 30 0. 45%, Al :0. 025 0. 055%, P :0. 015 0. 025%,S彡0. 006%，Nb :0. 010 0. 019%, N^O. 006%，其餘為Fe及不可避免的雜質；力學性能在滿足屈服強度為30(T340MPa及抗拉強度390 445MPa的前提下，延伸率不低於31%，塑性應變比r :1. 45 I. 80，應變硬化指數n :0. 16 0. 20，寬冷彎試驗彎曲180。，彎心直徑d=0，金相組織中，等軸鐵素體體積百分比含量為85 90%，粒狀珠光體體積百分比含量為10 15%。
2.如權利要求I所述的一種300MPa級汽車結構件用鋼，其特徵在於還添加有Cr ( 0. 02%或Cu彡0. 10%或Ni彡0. 05%或Mo ( 0. 04%或其中的兩種及以上的元素；兩種及以上的元素則在該元素控制範圍內任意取值即可。
3.生產權利要求I所述的一種300MPa級汽車結構件用鋼的方法，其步驟 1)進行鐵水脫硫，控制鐵水中S彡0.006% ； 2)轉爐冶煉； 3)進行鋼包吹気,吹IS時間為5 10分鐘,流量為4、立方分米/秒； 4)進行連鑄，控制澆注溫度在1540 1550°C； 5)對鑄坯加熱，加熱溫度控制在1200 1250°C； 6)進行熱軋，控制開軋溫度在1135 1140°C，控制終軋溫度在917 925°C； 7)進行卷取，卷取溫度控制在685 705°C； 8)進行常規酸洗； 9)進行冷軋，控制總壓下率在62 78%； 10)進行連續退火控制預熱溫度在830 850°C，並進行常規保溫；在25 30°C/秒的冷卻速度下冷卻至360 410°C，後再冷卻至室溫； 11)進行平整，並待用。
全文摘要
本發明涉及一種300MPa級汽車結構件用鋼及其生產的方法。其主要組分及重量百分比含量為C0.06～0.08%，Si0.05～0.09%，Mn0.30～0.45%，Al0.025～0.055%，P0.015～0.025%，S≤0.006%，Nb0.010～0.019%，N≤0.006%，其餘為Fe及雜質；生產步驟鐵水脫硫；轉爐冶煉；鋼包吹氬；連鑄；對鑄坯加熱；熱軋；卷取；常規酸洗；冷軋；連續；平整，並待用。本發明工藝流程短、能耗較低，力學性能穩定，且在滿足屈服強度為300~340MPa及抗拉強度390~445MPa的前提下，延伸率不低於31%，塑性應變比r1.45~1.80，應變硬化指數n0.16~0.20，寬冷彎試驗彎曲180°，彎心直徑d=0，金相組織中，等軸鐵素體為85～90%，粒狀珠光體為10～15%。
文檔編號C22C38/12GK102703808SQ20121019118
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優先權日2012年6月12日
發明者劉吉斌, 劉祥東, 彭志英, 林承江, 王立輝, 陳宇 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司