抗拉強度為590MPa級熱軋高擴孔鋼板及其製造工藝的製作方法

2023-12-09 20:50:01 1

專利名稱：抗拉強度為590MPa級熱軋高擴孔鋼板及其製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料領域，尤其涉及含C、Si、Mn、Nb、Ti等的鐵基合金，是一種不 用熱處理的抗拉強度達到590MPa以上的熱軋高擴孔鋼板及其製造工藝，該鋼板特別適合 製作轎車的底盤部件。
背景技術：
近年來，由於人類環境保護意識日益增強，降低汽車的油耗及減少CO2的排放已經 成為了一個全球共同的呼聲，在為了達到這一目標的多種措施中，汽車減重則是一個非常 有效的手段。這一全球性的趨勢以及對汽車安全性的重視，帶來了對各種先進的高強度、加 工性能良好的新型鋼鐵材料的需求。熱軋鋼板主要用於轎車底盤、車輪、懸掛及其周圍部件，它的重量大約佔車體總重 量的25%以上。由於這些部位上的許多零部件具有非常複雜的形狀，要求鋼板具有良好的 衝壓成形性，而較高的擴孔(或翻邊)性能即是其中的一個非常重要的指標要求。過去，為滿足鋼板在轎車底盤上的使用條件，一般有兩種選擇，一種是使用強度降 低的鋼板(彡300MPa)，以獲得較高的擴孔性能；另一種是在零件設計中減少翻邊量，以降 低對鋼板擴孔性能的要求。隨著汽車用鋼強度的不斷提高，傳統汽車用鋼的擴孔率隨之降 低，已難以滿足轎車底盤對鋼板擴孔率的要求。而隨著汽車設計對底盤結構的要求日益提 高，其零件形狀日趨複雜，強度要求不斷提高，對鋼板擴孔率也有所增加，高擴孔鋼已成為 一個重要的汽車用鋼品種。高擴孔鋼的厚度一般不大於6mm，普通SAPH碳-錳系鋼板等的擴孔性能往往比較 低(< 70% )，不能滿足汽車底盤一些形狀複雜零部件的成形性能要求。對於高擴孔鋼的技術，美國專利US 2006096678公開的熱軋鋼板強度為780MPa以 上，延伸率為22%以上，擴孔率為60%以上。美國專利US 4415376公開的熱軋鋼板屈服強度為80ksi(550MPa)以上，擴孔率為 58%以上，並採用Nb、V強化。日本專利JP2006305700公開的熱軋高強鋼板採用C-Si_Mn+Ti的成分設計，獲得 抗拉強度780MPa以上，擴孔率為68%以上。日本專利JP2003/016614公開的熱軋高擴孔鋼，碳含量0. 02 0. 10 %， Si彡0.5%，其抗拉強度也是彡590MPa，但其加入了不少Nb、Ti、V、Cr、RE等合金元素，以良 好的表面可塗裝性為主要目標。日本專利JP 2006063394公開的熱軋高擴孔鋼，碳含量0.20 0.48%，Si在0 1.0%，其抗拉強度彡440MPa，其加入了 Cr合金元素，擴孔率為70%以上。上述現有技術的數據可參見表1。表1前述專利的成分及工藝
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發明內容
本發明的目的在於提供一種抗拉強度為590MPa級熱軋高擴孔鋼板及其製造工 藝，該高擴孔鋼板是一種無需調質處理、熱軋後無須複雜的冷卻工藝可使鋼板的抗拉強度 達到590MPa以上的熱軋高擴孔鋼板，該鋼板具有良好的擴孔性能、成型性能，主要用於汽 車底盤複雜形狀零部件成形加工。本發明是這樣實現的一種抗拉強度為590MPa級熱軋高擴孔鋼板，其化學成分按重量百分比計為C 0. 02 0. 10、Si 0 1. 6、Mn 0. 8 2. 0、P ≤ 0. 035、S ≤0. 010、Al 0. 025 0. 060、 N≤O. 0060、Nb 0 0. 10、Ti 0 0. 04、Ca 0 0. 0050，其餘是Fe和不可避免的雜質。
一種抗拉強度為590MPa級熱軋高擴孔鋼板製造工藝是，鋼坯經1150 1250°C加 熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度830 900°C ；終軋後的鋼板以 500C /s 100°C /s的冷卻速度冷卻到600 750°C，隨後以5°C /s 15°C /s的冷卻速度 在空氣中冷卻3 10秒鐘，隨後鋼板再次以70°C /s 150°C /s的冷卻速度冷卻至350 500°C並卷取，然後空冷至室溫。本發明的抗拉強度為590MPa級熱軋高擴孔鋼板作為汽車底盤用材料，必須有足 夠的強度，但一般鋼鐵材料的強度提高後通常會帶來成形性能的下降，如塑性降低、擴孔率 減少。如果鋼板在具有足夠強度的同時具有一定的塑性和優良的擴孔率，在複雜形狀零部 件的成形加工(特別是小直徑曲面翻邊)時就可以避免開裂現象的產生。本發明的高擴 孔鋼板是一種無需調質處理、熱軋後無須複雜的冷卻工藝可使鋼板的抗拉強度達到590MPa 以上的熱軋高擴孔鋼板，該鋼板具有良好的擴孔性能、成形性能，主要用於汽車底盤複雜形 狀零部件成形加工。本發明中各合金元素的作用C 用於形成足夠碳化物強化相，以保證鋼的強度級別，C太低強度達不到要求，C 太高對焊接性能和成形性能不利。Si =Si在鋼中的作用有如下三個1)起固溶強化作用，提高鋼的強度；2)可以對奧氏體向鐵素體的轉變起加速的作用，使奧氏體向鐵素體的轉變速度加 快。3)阻止C化物的析出，避免珠光體相的出現。但是，太高的Si含量容易使鋼板表面產生紅鐵皮等表面缺陷。Mn 是固溶強化元素，低於0. 8%鋼的強度不足，高於2. 0%則會使鋼的塑性下降。P、S 是鋼中的雜質元素，含量應越低越好。N 是一種強化元素，可與Nb、V等形成碳氮化物，提高鋼的強度。Al 是鋼中的脫氧元素，減少鋼中的氧化物夾雜、純淨鋼質，有利於提高鋼板的成 形性能。Nb、Ti 是有效細化晶粒、提高強度和韌性的元素，以碳化物和碳氮化物的形式存 在於鋼中，加入量低於0. 01%強化效果小。Ca:可改變鋼中硫化物的形態，提高鋼板的塑性和韌性，有助於提高鋼板的擴孔率。本發明中工藝條件的說明加熱溫度低於1150°C，微合金元素溶解不充分，未能充分利用微合金元素的作用， 強度降低。高於1250°C晶粒容易粗化，對提高鋼板韌性不利。板坯在奧氏體再晶界區進行粗軋，通過軋制變形後的再結晶細化奧氏體晶粒，鋼 板的變形量在80%以上，終軋溫度控制在奧氏體未再結晶區830 900°C，通過奧氏體低溫 區的軋制變形，使奧氏體晶粒內形成變形帶並因應變誘發微合金元素的碳氮化物沉澱，細 化奧氏體的相變產物，提高鋼板的韌性。終軋後鋼板以50°C /s 100°C /s的冷卻速度冷卻到600 750°C，在空氣中以 50C /s 15°C /s的冷卻速度冷卻3 10秒，隨後鋼板以70°C /s 150°C /s的冷卻速度冷卻到350 500°C卷取。若卷取溫度低於350°C，鋼板微觀組織中容易出現馬氏體，不利 於提高擴孔性。卷取後空冷至室溫。本發明的有益效果本發明熱軋高強度高擴孔鋼板，採用了比較簡單的成分設計，不使用較為昂貴的 Mo、Cr等元素，合金成本較低；在生產過程中，採用了相對簡單的生產工藝，熱軋後在常規 層流冷卻工序上增加了一個分段冷卻模式，無需經過如JP2006063394或JP2006305700所 介紹的複雜熱處理工藝，易於生產。按照本發明的化學成分和製造工藝生產的高擴孔鋼板，具有高強度和良好的擴孔 率的匹配，尤其是具有很高的擴孔率，使得本發明鋼板的冷加工性能優異，在製造形狀複雜 的汽車底盤部件時，具有獨到的優勢。
具體實施例方式實施例表2是試驗鋼的化學成分，A G鋼是本發明鋼實施例的成分，H鋼是 JP2006063394 的比較鋼。表2本發明實施例與比較例的化學成分
鋼 號/七學成分備註CSiMnPSAlNTiNbCaA0. 0450. 861.440. 0050. 00400. 0400. 00190. 0240. 0024實施例B0. 0601. 111.060. 0070. 00400. 0370. 00160. 025實施例C0. 0601. 601. 190. 0070. 00340. 0430. 00140. 0380. 0031實施例D0. 0821.60L 180. 0050. 00300. 0310.00200. 022實施例E0. 0801. 591.540. 0070. 00400. 0250. 0040實施例F0, 0971. 251. 050. 0060. 00230, 0340.0035實施例G0.0250. 820. 0060. 00200. 0300. 00100. 095實施例H0. 2 0. 48^ 0. 10. 2 0.6實 0_ 02實 0.01『0.1實 0. 005Cr 0. 05 0.3B 0. 00 卜 0. 005比較鋼 JP 2006 063394試驗鋼經冶煉、鍛造、軋制，表3是軋制時工藝控制和所得厚度為3mm的鋼板的力 學性能，力學性能的測試按GB6397-86標準進行，擴孔性能的測試按JFS T1001-1996標準 進行，比較例是JP 2006063394專利的高擴孔鋼板。表3試驗鋼的工藝及力學性能鋼號終軋 溫度 (。C)空冷開 始溫度 (。c)空冷 時間 (S)卷取 溫度 (。C)抗拉 強度 (MPa)延伸率 (%)擴孔率 (%)備註A851685750061529.0102實施例A8866371040059529. 5115實施例B875720445059827. 5117實施例B881620948060228. 0126實施例C852690450062525. 5130實施例C837700336067524. 089實施例D847712445066024. 598實施例E850685445062224108實施例F86565474006002999實施例G8526001038065022. 588實施例H8506105 105604793375比較例 JP 2006 063394H8505505 104804473488比較例 JP 2006 063394注實施例和比較例拉伸試樣標距均為50mm。從表3中可得到，本發明實施例中的高擴孔鋼板獲得的抗拉強度為590MPa以上， 擴孔率為75%以上。該鋼板既具有較高的強度，還具有良好的成形性能，特別適用於汽車底 盤複雜現狀零部件的製造。本發明工藝簡單，不需要經過複雜的軋後調質處理，易於在生產 線上實施。
權利要求
一種抗拉強度為590MPa級熱軋高擴孔鋼板，其化學成分按重量百分比計為C 0.02～0.10、Si 0～1.6、Mn 0.8～2.0、P≤0.035、S≤0.010、Al 0.025～0.060、N≤0.0060、Nb 0～0.10、Ti 0～0.04、Ca 0～0.0050，其餘是Fe和不可避免的雜質。
2.一種抗拉強度為590MPa級熱軋高擴孔鋼板製造工藝，其特徵是鋼坯經1150 1250°C加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度830 900°C ；終軋後 的鋼板以50°C /s 100°C /s的冷卻速度冷卻到600 750°C，隨後以5°C /s 15°C /s的 冷卻速度在空氣中冷卻3 10秒鐘，隨後鋼板再次以70°C /s 150°C /s的冷卻速度冷卻 至350 50(TC並卷取，然後空冷至室溫。
全文摘要
本發明公開了一種抗拉強度為590MPa級熱軋高擴孔鋼板，其化學成分按重量百分比計為C 0.02～0.10、Si 0～1.6、Mn 0.8～2.0、P≤0.035、S≤0.010、Al 0.025～0.060、N≤0.0060、Nb 0～0.10、Ti 0～0.04、Ca 0～0.0050，其餘是Fe和不可避免的雜質。本發明的熱軋高擴孔鋼板製造工藝為，鋼坯經1150～1250℃加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80％，終軋溫度830～900℃；終軋後的鋼板以50℃/s～100℃/s的冷卻速度冷卻到600～750℃，隨後以5℃/s～15℃/s的冷卻速度在空氣中冷卻3～10秒鐘，隨後鋼板再次以70℃/s～150℃/s的冷卻速度冷卻至350～500℃並卷取，然後空冷至室溫。本發明的鋼板特別適合製作轎車的底盤部件。
文檔編號C21D8/02GK101928881SQ20091005394
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月26日 優先權日2009年6月26日
發明者龐厚君, 張建蘇, 陳興 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司