CN100465322C - 钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法，属于超低碳烘烤硬化钢板技术领域。超低碳烘烤硬化钢板组分及重量百分比含量为0.002～0.005%C，0.01～0.04%Si，0.15～0.35%Mn，0.07～0.09%P，0.01～0.04%Ti，0.03～0.06%V，限制元素S≤0.006%，N≤0.004%，Al≤0.04%，余量为Fe。钢中的微合金Ti用于固定钢中的N和S，V用于控制钢中的C。本发明的优点在于，所要求的钢经过热轧、冷轧和连续退火能够使该超低碳烘烤硬化钢板同时具有较为理想的力学性能、高的BH值和良好的抗室温时效性。
Description
技术领域
本发明属于超低碳烘烤硬化钢板技术领域，特别是涉及钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法。
背景技术
从20世纪70年代世界石油危机开始，人们逐渐意识到节约能源、降低能耗的必要性和紧迫性。对于汽车工业，增加钢板强度降低钢板厚度可以减轻汽车自重，从而达到节能降耗的目的。但是，提高汽车用钢板强度的同时，钢板良好的成形性得到了限制，钢板的高强度和良好的成形性构成了一对矛盾。20世纪70年代，烘烤硬化钢开始应用于汽车工业，并以其具有较高的强度、良好的抗凹陷性和成形性得到了广泛的关注，很好的解决了高强度和良好的成形性的矛盾。
烘烤硬化钢板的基本原理是应变时效，经过热轧和冷轧后的退火板中保持一定的固溶碳或/和氮原子，对钢板施以变形后，涂漆烘烤使钢板强度增加。在过去几十年里，人们主要研究了添加Ti、Ti+Nb和Nb处理的低碳(或超低碳)烘烤硬化钢。钛和铌复合添加的超低碳烘烤硬化钢应用最为广泛，其中Ti用于完全固定钢中的N和S，Nb用于完全(或部分)固定钢中的C。V具有与Nb相似的化学性质，易于与C结合形成碳化物，有研究表明V可以提高钢的抗时效性和降低再结晶温度。目前，人们更加追求力学性能、BH值和室温抗时效性均良好的目标。近年来，国外有人研究了Ti和V复合添加的热镀锌低碳烘烤硬化钢，以及采用罩式退火生产的Ti和V复合添加的超低碳烘烤硬化钢板，而对连续退火生产的Ti和V复合添加的超低碳烘烤硬化钢的研究涉及较少，而且没能给出热轧、冷轧和退火的具体成分控制范围和最佳工艺参数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法，使钢板同时具有较好的力学性能、较高的BH值和较好的抗室温时效性。
本发明技术方案是：
通过冶炼炉冶炼出符合设定成分控制范围的钢水并铸成铸坯。铸坯经加热之后进行热轧、冷轧，热轧的重点是控制热轧终轧温度和卷取温度，最后采用连续退火生产出本发明所要求的钢板。获得的钢板具有理想的力学性能、合适的BH值和良好的抗室温时效性。
本发明包括两方面内容：一是钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢的成分控制范围，二是钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板的制造工艺。
本发明的超低碳烘烤硬化钢板的组分及重量百分比含量为0.002～0.005％C，0.01～0.04％Si，0.15～0.35％Mn，0.07～0.09％P，0.01～0.04％Ti，0.03～0.06％V，限制元素S≤0.006％，N≤0.004％，Al≤0.04％，其余为Fe。
适量的固溶强化元素Mn能够提高超低碳烘烤硬化钢板强度，但添加量过多会使钢板的深冲性降低，本发明确定其含量为0.15～0.35％。
适量的固溶强化元素P是提高超低碳烘烤硬化钢板强度的最有效的元素且不影响钢板深冲性，但添加量过多会使钢板产生二次加工脆性，本发明确定其含量为0.07～0.09％。
Ti主要用于固定钢中的N和S，V主要用于控制钢中的C，其重量百分比值V/C＝6～30。
本发明的钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板的制造工艺为：
1)热轧工艺
将板坯从室温加热至1180～1220℃，保温1～1.5小时，1150℃开轧，热轧终轧温度设定在910～940℃，以20℃/s的速度冷却至卷取温度，卷取温度为700～750℃；
2)冷轧工艺
热轧板经酸洗之后进行冷轧，冷轧压下率为75～85％。
2)退火工艺
退火工艺是本发明钢板获得理想的力学性能、BH值和抗室温时效性的关键环节。本发明主要采用连续退火工艺过程。退火过程为，将冷轧板从室温以10℃/s的加热速度加热至760～870℃，保温时间30～120s后以30～40℃/s的速度冷却至室温，无过时效处理过程。
本发明的优点是：
1)通过复合添加钛和钒来制造超低碳烘烤硬化钢板；
2)采用无过时效处理的连续退火制造超低碳烘烤硬化钢板，最终的产品具有较好的力学性能、较高的BH值(40MP以上)和较好的抗室温时效性(AI和YPE)。
附图说明
图1为本发明的钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板退火温度与性能的关系图。其中，横坐标为温度，纵坐标为BH值和r值。
图2为本发明的钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板退火时间与性能的关系图。其中，横坐标为时间，纵坐标为BH值和r值。
具体实施方式
本发明研究了退火温度和退火时间对钛和钒复合添加的超低碳BH钢板性能的影响。表1是不同的退火工艺参数所对应的钢板的性能。
表1 不同退火温度和退火时间下的超低碳BH钢板的性能
| 编号 | 退火温度/℃ | 退火时间/s | YS/MPa | TS/MPa | 延伸率/％ | r值 | n值 | BH值/MPa |
| 1 | 830 | 30 | 231 | 350 | 39.22 | 2.182 | 0.271 | 80.0 |
| 2 | 830 | 60 | 237 | 352 | 44.04 | 1.832 | 0.291 | 60.5 |
| 3 | 830 | 90 | 236 | 351 | 42.78 | 1.830 | 0.280 | 69.4 |
| 4 | 830 | 120 | 229 | 351 | 43.58 | 1.741 | 0.282 | 64.2 |
| 5 | 760 | 60 | 266 | 371 | 39.92 | 1.820 | 0.276 | 69.3 |
| 6 | 790 | 60 | 245 | 363 | 45.18 | 1.660 | 0.272 | 69.8 |
| 7 | 870 | 60 | 225 | 349 | 42.52 | 1.817 | 0.281 | 80.5 |
可见，按照本发明所述的要求，可以生产出烘烤硬化值大于40MPa，延伸率在39％以上，综合性能优异的超低碳烘烤硬化钢板。
Claims (1)
1、一种钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板的制造方法，其特征在于，
(1)热轧工艺：将板坯从室温加热至1180～1220℃，保温1～1.5小时，1150℃开轧，热轧终轧温度设定在910～940℃，以20℃/s的速度冷却至卷取温度，卷取温度为700～750℃；
(2)冷轧工艺：热轧板经酸洗之后进行冷轧，冷轧压下率为75～85％。
(3)退火工艺：将冷轧板从室温以10℃/s的加热速度加热至760～870℃，保温时间30～120s后以30～40℃/s的速度冷却至室温，无过时效处理过程；
所述的钢板的组分重量百分比含量为：0.002～0.005％C，0.01～0.04％Si，0.15～0.35％Mn，0.07～0.09％P，0.01～0.04％Ti，0.03～0.06％V，限制元素S≤0.006％，N≤0.004％，Al≤0.04％，余量为Fe。
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