CN101353757A

CN101353757A - 抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN101353757A
Application number: CNA2007100939664A
Authority: CN
Inventors: 张建苏
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-01-28

Abstract

本发明提供一种抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板，包括以下化学成分(wt％)：C：0.01－0.06％、Si：0－0.6％、Mn：0.8－1.3％、P≤0.035％、S≤0.010％、Al：0.025－0.060％、N≤0.0060％、Nb：0－0.25％、其余是Fe和不可避免的杂质。本发明还提供这种热轧高扩孔钢板的制造方法，所述方法无需热处理，降低成本，且热轧后无需复杂控制冷却技术，易于生产。本发明提供的钢板具有良好的扩孔性能、成型性能、冷加工性能，主要用于汽车底盘复杂形状零部件成形加工。

Description

抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体地，本发明涉及热轧高扩孔钢板材料。

背景技术

近年来，由于人类环境保护意识日益增强，降低汽车的油耗及减少CO₂的排放已经成为了一个全球共同的呼声，在为了达到这一目标的多种措施中，汽车减重则是一个非常有效的手段。这一全球性的趋势以及对汽车安全性重视，带来了对各种先进的高强度、加工性能良好的新型钢铁材料的需求。

热轧钢板主要用于轿车底盘、车轮、悬挂及其周围部件，它的重量大约占车体总重量的25％以上。在现有技术中，具有优良加工性能的高强度热轧钢板的组织有：铁素体-马氏体组织，由铁素体、贝氏体组织所构成的混合组织，或者以贝氏体或铁素体为主体的大致单相组织。其中，对于铁素体+马氏体组织，由于具有延展性高、疲劳特性优良的特性，正在汽车车轮等方面获得应用。然而，由于汽车行走零部件具有非常复杂的形状，要求钢板具有良好的冲压成形性，其中较高的扩孔(或翻边)性能即是一个非常重要的指标要求。而在铁素体+马氏体组织中，从变形的初期开始便在马氏体周围产生微小空隙而生成裂纹，因而是扩孔性变差，这在汽车行走零部件等要求高扩孔性的用途方面是不合适的。

为满足钢板在轿车底盘上的使用条件，一般有两种选择，一种是使用强度降低的钢板(≤300MPa)，以获得较高的扩孔性能；另一种是在零件设计中减少翻边量，以降低对钢板扩孔性能的要求。随着汽车用钢强度的不断提高，传统汽车用钢的扩孔率随之降低，已难以满足轿车底盘对钢板扩孔率的要求。而随着汽车设计对底盘结构的要求日益提高，其零件形状日趋复杂，强度要求不断提高，对钢板扩孔率也有所增加，高扩孔钢已成为一个重要的汽车用钢品种。

高扩孔钢厚度一般不大于6mm，普通SAPH碳-锰系钢板等的扩孔性能往往比较低(≤70％)，不能满足汽车底盘一些形状复杂零部件的成形性能要求。另外，作为汽车底盘用材料，高扩孔钢必须有足够的强度，而一般钢铁材料的强度提高后通常会带来成形性能的下降，如塑性降低、扩孔率减少。

US 20060096678公开了一种热轧钢板，其强度为780MPa以上，延伸率为22％以上，扩孔率为60％以上。

US 4415376公开了一种热轧钢板，屈服强度为80ksi以上，扩孔率为58％以上，并采用Nb、V强化。

JP2006124773公开了一种热轧高强钢板，采用C-Si-Mn成分，抗拉强度与扩孔率之积为40000(MPa％)以上。

JP2006063394公开了一种热轧高扩孔钢，碳含量0.20～0.48％，其抗拉强度也是≥440MPa，但其扩孔率仅为≥70％，且热轧后还要进行640℃的退火处理。

如果钢板在具有足够强度的同时具有一定的塑性和优良的扩孔率，在复杂形状零部件的成形加工(特别是小直径曲面翻边)时就可以避免开裂现象的产生。

本发明通过调整化学成分及生产工艺，获得了一种抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板，从而完成了本发明。

因此，本发明第一个目的在于提供一种抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板。

本发明第二个目的在于提供这种抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板的制造方法。

发明内容

本发明一方面提供一种抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板，所述钢板包括以下化学成分(wt％)：C：0.01-0.06％、Si：0-0.6％、Mn：0.8-1.3％、P≤0.035％、S≤0.010％、Al：0.025-0.060％、N≤0.0060％、Nb：0-0.25％、其余是Fe和不可避免的杂质。

本发明提供的这种钢板，一个优选的实施方式为，还可以包括以下化学成分：Ti≤0.03％、Ca＜0.0050％。

上述各合金元素的作用如下所述：

C：用于形成足够碳化物强化相，以保证钢的强度级别，C太低强度达不到要求，C太高对焊接性能和成形性能不利。

Si：在钢中起固溶强化作用，太高容易使钢板表面产生红铁皮等表面缺陷。

Mn：是固溶强化元素，低于1.6％钢的强度不足，太高会使钢的塑性下降。

P、S：是钢中的杂质元素，含量应越低越好。

Al：是钢中的脱氧元素，减少钢中的氧化物夹杂、纯净钢质，有利于提高钢板的成形性能。

Nb、Ti：是有效细化晶粒、提高强度和韧性的元素，以碳化物和碳氮化物的形式存在于钢中，加入量低于0.01％强化效果小。

Ca：可改变钢中硫化物的形态，提高钢板的塑性和韧性。

本发明另一方面提供这种抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板的制造方法，包括冶炼、浇铸、热轧、冷却，其中在冷却工艺中，卷取温度为560-660℃。

本发明提供的这种制造方法，一个优选的实施方式为，在热轧工艺中，加热温度为1150-1250℃。

本发明提供的这种制造方法，一个优选的实施方式为，在热轧工艺中，轧制变形量大于80％。

本发明提供的这种制造方法，一个优选的实施方式为，在热轧工艺中，终轧温度为830-900℃。

本发明提供的这种制造方法，一个优选的实施方式为，在冷却工艺中，冷却速度为20℃/s。

下面对本发明制造方法中的热轧、冷却工艺详述如下：

热轧工艺中，若加热温度低于1150℃，微合金元素溶解不充分，则不能充分利用微合金元素的作用，强度降低；而高于1250℃时，晶粒容易粗化，对提高钢板韧性不利。

因此，本发明者将热轧工艺中的加热温度设为1150-1250℃。板坯在奥氏体再晶界区进行粗轧，通过轧制变形后的再结晶细化奥氏体晶粒，钢板的变形量在80％以上，终轧温度控制在奥氏体未再结晶区830～900℃，通过奥氏体低温区的轧制变形，使奥氏体晶粒内形成变形带并因应变诱发微合金元素的碳氮化物沉淀，细化奥氏体的相变产物，提高钢板的韧性。

终轧后钢板以20℃/s以上冷却速度冷却到560～660℃卷取，卷取后空冷至室温。冷却卷取温度若低于560℃，钢板存在贝氏体组织，不利于提高扩孔性。

有益效果

本发明提供的这种热轧高强度高扩孔钢板，抗拉强度达到440MPa。生产时，无需热处理，降低成本；热轧后无需复杂控制冷却技术，用一般层流冷却工艺就可实现，易于生产。该钢板具有良好的扩孔性能、成型性能、冷加工性能，主要用于汽车底盘复杂形状零部件成形加工。

具体实施方式

下面用实施例对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施中所作的任何变动都将落在权利要求书的范围内。

实施例1

通过冶炼、浇铸、热轧冷却工艺，获得具有如下表1所述化学成分的成品钢，厚度为3mm，随后进行力学性能测试(按GB6397-86标准进行)以及扩孔性能测试(JFST1001-1996标准进行)。其轧制工艺参数及力学性能、扩孔性能见如下表11。

表1实施例1钢的化学成分(wt％)

实施例2

通过冶炼、浇铸、热轧冷却工艺，获得具有如下表2所述化学成分的成品钢，厚度为3mm，随后进行力学性能测试(按GB6397-86标准进行)以及扩孔性能测试(JFST1001-1996标准进行)。其轧制工艺参数及力学性能、扩孔性能见如下表11。

表2实施例2钢的化学成分(wt％)

实施例3

通过冶炼、浇铸、热轧冷却工艺，获得具有如下表3所述化学成分的成品钢，厚度为3mm，随后进行力学性能测试(按GB6397-86标准进行)以及扩孔性能测试(JFST1001-1996标准进行)。其轧制工艺参数及力学性能、扩孔性能见如下表11。

表3实施例3钢的化学成分(wt％)

实施例4

通过冶炼、浇铸、热轧冷却工艺，获得具有如下表4所述化学成分的成品钢，厚度为3mm，随后进行力学性能测试(按GB6397-86标准进行)以及扩孔性能测试(JFST1001-1996标准进行)。其轧制工艺参数及力学性能、扩孔性能见如下表11。

表4实施例4钢的化学成分(wt％)

实施例5

通过冶炼、浇铸、热轧冷却工艺，获得具有如下表5所述化学成分的成品钢，厚度为3mm，随后进行力学性能测试(按GB6397-86标准进行)以及扩孔性能测试(JFST1001-1996标准进行)。其轧制工艺参数及力学性能、扩孔性能见如下表11。

表5实施例5钢的化学成分(wt％)

实施例6

通过冶炼、浇铸、热轧冷却工艺，获得具有如下表6所述化学成分的成品钢，厚度为3mm，随后进行力学性能测试(按GB6397-86标准进行)以及扩孔性能测试(JFST1001-1996标准进行)。其轧制工艺参数及力学性能、扩孔性能见如下表11。

表6实施例6钢的化学成分(wt％)

实施例7

通过冶炼、浇铸、热轧冷却工艺，获得具有如下表7所述化学成分的成品钢，厚度为3mm，随后进行力学性能测试(按GB6397-86标准进行)以及扩孔性能测试(JFST1001-1996标准进行)。其轧制工艺参数及力学性能、扩孔性能见如下表11。

表7实施例7钢的化学成分(wt％)

实施例8

表8实施例7钢的化学成分(wt％)

实施例9

表9实施例7钢的化学成分(wt％)

比较例

JP2006063394公开了一种热轧高扩孔钢，其化学成分如下表10所述。

表10比较例钢的化学成分(wt％)

将比较例钢的轧制工艺参数及力学性能、扩孔性能列于如下表11，并与本发明的钢板进行比较。

表11各实施例及比较例钢板的轧制工艺参数、力学性能及扩孔性能

^*实施例和比较例拉伸试样标距均为50mm。

Claims

1.一种抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板，其特征在于，包括以下化学成分(wt％)：C：0.01-0.06％、Si：0-0.6％、Mn：0.8-1.3％、P≤0.035％、S≤0.010％、Al：0.025-0.060％、N≤0.0060％、Nb：0-0.25％、其余是Fe和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板，其特征在于，还可包括以下化学成分：Ti≤0.03％、Ca＜0.0050％。

3.权利要求1或2所述的抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板的制造方法，包括冶炼、浇铸、热轧、冷却，其特征在于，冷却工艺中，卷取温度为560-660℃。

4.如权利要求3所述的制造方法，其中热轧工艺中的加热温度为1150-1250℃。

5.如权利要求3所述的制造方法，其中热轧工艺中的轧制变形量大于80％。

6.如权利要求3所述的制造方法，其中热轧工艺中的终轧温度为830-900℃。

7.如权利要求3所述的制造方法，其中冷却工艺中的冷却速度为20℃/s。