CN101509098A - 屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车用钢。其解决现有技术中微量合金元素添加的较多、成本高、性价比低等不足。措施：屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.001～0.008、Si：0.045～0.055、Mn：0.10～0.40、P：0.01～0.03、Nb：0.005～0.020、Ti：0.0031～0.008、Als：0.02～0.07、S＜0.015、N：0.001～0.004，其余为Fe及不可避免的杂质；方法：在1050～1100℃条件下粗轧；精轧的终轧温度控制在900～960℃；在700～760℃下卷取；总压下率在65～85％下冷轧；在800～850℃条件下连续退火；冷却，其速度在30～50℃/秒；进行光整，待用。本发明具有经冲压成形和烤漆处理后获得硬化的特性，零件的抗凹陷性得到提高，同时使汽车更安全、节能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车用钢，具体地说是一种屈服强度180MPa级连续热镀锌烘烤硬化钢板及其生产方法
背景技术
烘烤硬化钢简称BH钢，是在低碳或超低碳钢的基础上通过微量元素和相对应的工艺制度，在生产过程中固溶少量的间隙原子C、N，使交货状态下钢板的屈服强度比较低、易于成形、冲压过程中钢基的位错密度增加、在涂漆烘烤过程中使间隙原子C、N向位错附近扩散从而对位错起到钉扎作用、通过应变时效提高钢的屈服强度，最终使生产的汽车零件具有较高的抗凹陷性。
烘烤硬化钢这一特性与汽车用钢板高强化的趋势相一致，符合汽车行业安全、节能、环保的发展要求，加之相对于其它高强度钢板其制造成本较低廉，目前已越来越受到国内外汽车厂的青睐，广泛应用于汽车内、外部覆盖件。
烘烤硬化钢的研制是紧紧结合汽车制造工艺进行的。比如，美国内陆钢铁公司最早利用冲压时的应变和喷漆烘烤时的温度条件，开发出BH钢板，提高汽车钢板零件的强度。由于产品特性符合汽车行业安全、节能、环保的需求，其发展的速度十分快。20世纪80年代末期，德国蒂森钢铁公司开始同德国大众、宝马、戴姆勒—奔驰、瑞典沃尔沃等汽车公司合作，进行高强度BH钢板成形性和实际应用的研究开发工作；日本各大钢铁公司在20世纪80年代采用连续退火线生产BH钢。至1996年，日本钢铁联盟颁布的关于汽车用钢的JFE行业标准中，已将BH钢列入其中。日本的微型汽车车身面板几乎都采用高强度BH钢。
近年来，在国内，宝钢、台湾中钢等多家钢铁企业进行了BH钢的工业化试制。钢铁研究总院、北京科技大学等科研院所也进行了BH钢的研究。
经检索发现，韩国浦项钢铁公司也进行了其开发研究工作，其在本国申请的发明专利，其为了提高钢的屈服强度和抗凹性，添加了Nb、Ti、B及Mo微量元素，其虽然屈服强度和抗凹性满足了要求，但从经济角度考虑，则其存在：微量合金元素添加的较多达4种，使得添加复杂，成本高，性价比低、强度也较低，r值为1.5～1.6，即成型性较低，且时效性只为三个月。
日本的JFE钢铁公司专利JP2007009317公开的文献报道，其采用的低碳钢，并添加的微量合金元素为Nb、Ti及B，以实现提高钢的屈服强度和抗凹性，其不足仍为微量合金元素添加的较多，性价比也较低。还有中国专利号为200610169850的发明专利，其公开了一种在超低碳钢中添加的微量合金元素为Ti及V，其Ti添加量大，且V价格昂贵，导致成本较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种良好的冲压成形性好、BH值高、添加的微量合金元素少且量也少的屈服强度为180Mpa的热镀锌烘烤硬化钢及生产方法。
实现上述目的的技术措施：
屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.001～0.008、Si：0.045～0.055、Mn：0.10～0.40、P：0.01～0.03、Nb：0.005～0.020、Ti：0.0031～0.008、ALs：0.02～0.07、S<0.015、N：001～0.004，其余为Fe及不可避免的杂质。
其在于：C的重量百分比为0.0015～0.0045。
其在于：Nb的重量百分比为0.005～0.013。
其在于：Ti的重量百分比为0.001～0.006。
其在于：N的重量百分比为0.001～0.0035。
生产屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢的方法，其步骤：
1)粗轧：在1050～1100℃条件下进行粗轧；
2)精轧：其终轧温度控制在900～960℃；
3)卷取：在700～760℃条件下进行卷取；
4)冷轧：控制总压下率在65～85％条件下进行冷轧；
5)连续退火：在800～850℃条件下进行连续退火；
6)冷却：控制冷却速度在30～50℃/秒；
7)进行光整，待用。
元素在本发明中的机理作用
本发明中加入适量的微合金元素Nb、Ti，能使钢中C、N原子的绝大部分被固定成碳氮化物，以保证其冲压性能，并经热轧、冷轧、热镀锌、光整后钢板的铁素体组织中保留有一定数量的固溶C原子，使之经冲压成形和随后的烤漆处理后获得硬化，同时添加相应量的P实现固溶强化；采用低Si、低Mn的合金设计，以保证满足钢板对力学性能、成形性能以及涂镀性能的要求；本发明还具有超低碳、超低氮、微合金化和钢质纯净的特点。超低碳、超低氮可使钢板获得良好的冲压成形性能。同时所需要稳定C含量的微合金化元素显著减少，成本下降，同时也减少了对表面缺陷的敏感性。但钢中要保留有一定数量的固溶C原子，以获得一定的BH值，因此，Nb/C的原子比值和Ti/N原子比均应小于1。
本发明与现有技术相比，其能够替代低碳钢、超低碳IF钢、高强IF钢，用于冲制汽车内外覆盖件零件。由于该产品具有经冲压成形和随后的烤漆处理后获得硬化的特性，在不影响其成形性、焊接性的同时提高了零件的抗凹陷性。同时，减轻车身的重量，最终使汽车更安全、节能、环保，其经济效益和社会效益将十分显著。
具体实施方式
下面作进一步描述：
实施例1
试验钢为汽车左右后门外板用钢；
屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.001、Si：0.055、Mn：0.40、P：0.03、Nb：0.005、Ti：0.0031、ALs：0.048、S<0.015、N：0.0010，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢的方法，其步骤：
1)粗轧：在1050℃条件下进行粗轧；
2)精轧：其终轧温度控制在900℃；
3)卷取：在700℃条件下进行卷取；
4)冷轧：控制总压下率在65％条件下进行冷轧；
5)连续退火：在800℃条件下进行连续退火；
6)冷却：控制冷却速度在50℃/秒；
7)进行光整，待用。
实施例2
试验钢为汽车左右前翼子板外板用钢；
屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0024、Si：0.045、Mn：0.33、P：0.015、Nb：0.011、Ti：0.0035、ALs：0.034、S<0.015、N：0.0024，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢的方法，其步骤：
1)粗轧：在1080℃条件下进行粗轧；
2)精轧：其终轧温度控制在920℃；
3)卷取：在720℃条件下进行卷取；
4)冷轧：控制总压下率在78％条件下进行冷轧；
5)连续退火：在810℃条件下进行连续退火；
6)冷却：控制冷却速度在38℃/秒；
7)进行光整，待用。
实施例3
试验钢为汽车左右前门外板用钢：
屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0038、Si：0.050、Mn：0.28、P：0.020、Nb：0.011、Ti：0.0042、ALs：0.07、S<0.015、N：0.0028，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢的方法，其步骤：
1)粗轧：在1085℃条件下进行粗轧；
2)精轧：其终轧温度控制在910℃；
3)卷取：在710℃条件下进行卷取；
4)冷轧：控制总压下率在80％条件下进行冷轧；
5)连续退火：在850℃条件下进行连续退火；
6)冷却：控制冷却速度在43℃/秒；
7)进行光整，待用。
实施例4
试验钢为汽车发动机罩内板用钢：
屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.008、Si：0.045、Mn：0.10、P：0.01、Nb：0.020、Ti：0.0062、ALs：0.02、S<0.01、N：0.0035，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢的方法，其步骤：
1)粗轧：在1100℃条件下进行粗轧；
2)精轧：其终轧温度控制在960℃；
3)卷取：在760℃条件下进行卷取；
4)冷轧：控制总压下率在85％条件下进行冷轧；
5)连续退火：在830℃条件下进行连续退火；
6)冷却：控制冷却速度在30℃/秒；
7)进行光整，待用。
实施例5
试验钢为汽车汽车左右前门外板用钢；
屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.0045、Si：0.050、Mn：0.20、P：0.013、Nb：0.015、Ti：0.008、ALs：0.055、S<0.015、N：0.004，其余为Fe及不可避免的杂质。
生产屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢的方法，其步骤：
1)粗轧：在1100℃条件下进行粗轧；
2)精轧：其终轧温度控制在945℃；
3)卷取：在735℃条件下进行卷取；
4)冷轧：控制总压下率在80％条件下进行冷轧；
5)连续退火：在830℃条件下进行连续退火；
6)冷却：控制冷却速度在36℃/秒；
表1 经试验后的产品实际力学性能
| 钢板厚度(mm) | 屈服强度Rp0.2(MPa) | 抗拉强度Rm(MPa) | 延伸率A50(％) | R90 | N90 | BH值 |
| 0.7 | 193 | 330 | 48 | 2.30 | 0.21 | 40 |
将标距长度50mm、平行部宽度25mm的横向拉伸试样分别在100℃沸水中处理0.5～4小时，然后测定其拉伸性能，测试结果见表2。一般情况下，在100℃沸水中分别煮1小时、2小时、4小时，相当于自然时效3个月、6个月、12个月。由表2可知，该钢板在100℃沸水中煮1.5小时后，拉伸曲线上仍没有出现屈服现象，煮沸时间为2～4小时时，屈服点延伸率小于0.2％，此结果表明该钢板具有良好的抗室温时效性。
表2 试样经不同时间的沸水煮沸后的力学性能
| 煮沸时间(小时) | RmMPa | ReLMPa | Rp0.2MPa | A50％ | Agt％ | Ae％ | n10-20％ | r15％ |
| 0h | 330 | 193 | 48.2 | 25.5 | 0.213 | 2.30 | ||
| 0.5h | 335 | 192 | 46.2 | 23.5 | 0.202 | 2.53 | ||
| 1.0h | 335 | 193 | 48.8 | 24.0 | 0.200 | 2.37 | ||
| 1.5h | 335 | 192 | 47.0 | 24.0 | 0.200 | 2.57 | ||
| 2.0h | 335 | 192 | 46.0 | 23.3 | 0.14 | 0.200 | 2.33 | |
| 2.5h | 335 | 193 | 49.3 | 24.2 | 0.21 | 0.200 | 2.52 | |
| 3.0h | 335 | 192 | 46.0 | 23.2 | 0.14 | 0.200 | 2.33 | |
| 3.5h | 335 | 193 | 45.3 | 23.2 | 0.18 | 0.195 | 2.37 | |
| 4.0h | 335 | 192 | 43.0 | 23.5 | 0.18 | 0.200 | 2.20 |
钢板室温放置5个月后，测试其力学性能，其测试结果表3。从表3测试结果可以看出，钢板经过室温放置5个月后，试样拉伸时仍然呈现的是光滑拉伸曲线，即拉伸曲线上没有屈服点产生(屈服强度以规定非比例延伸强度Rp0.2来表征)；抗拉强度、屈服强度基本无变化，但是塑性指标有所下降。
表3 室温放置5个月后力学性能测试结果
| 钢板厚度(mm) | 屈服强度Rp0.2(MPa) | 抗拉强度Rm(MPa) | 延伸率A50(％) | R90 | N90 |
| 0.7 | 205 | 335 | 45 | 1.90 | 0.21 |
Claims (6)
1、屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.001～0.008、Si：0.045～0.055、Mn：0.10～0.40、P：0.01～0.03、Nb：0.005～0.020、Ti：0.0031～0.008、ALs：0.02～0.07、S<0.015、N：0.001～0.004，其余为Fe及不可避免的杂质。
2、如权利要求1所述的屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其特征在于：C的重量百分比为0.0015～0.0045。
3、如权利要求1所述的屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其特征在于：Nb的重量百分比为0.005～0.013。
4、如权利要求1所述的屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其特征在于：Ti的重量百分比为0.001～0.006。
5、如权利要求1所述的屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢，其特征在于：N的重量百分比为0.001～0.0035。
6、生产权利要求1所述的屈服强度180Mpa热镀锌烘烤硬化钢的方法，其步骤：
1)粗轧：在1050～1100℃条件下进行粗轧；
2)精轧：其终轧温度控制在900～960℃；
3)卷取：在700～760℃条件下进行卷取；
4)冷轧：控制总压下率在65～85％条件下进行冷轧；
5)连续退火：在800～850℃条件下进行连续退火；
6)冷却：控制冷却速度在30～50℃/秒；
7)进行光整，待用。
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