CN102703810B - 一种具有低碳当量的汽车用钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低碳当量为0.3~0.36高屈强比的汽车用钢及生产方法。其组分及重量百分比含量为：C：0.11～0.14%，Si：0.03～0.06%，Mn：1.40～1.60%，Al：0.02～0.07%，P：0.015～0.025%，Nb：0.02～0.035%，Ti：0.04～0.07%，S≤0.006%，N≤0.003%，O≤0.002%，其余为Fe及杂质；生产步骤：铁水脱硫；转炉冶炼；钢包吹氩；连铸；对铸坯加热；热轧；卷取；常规酸洗；冷轧；连续退火；平整并待用。本发明与同等强度的固溶强化钢相比，碳当量降低，加之微合金元素的细晶作用，可以有效减少焊接造成的晶粒粗大，大大有利于焊接性能。钢板并有较高的强度，适中的伸长率和良好的点焊性和良好的成形性及可镀性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车用钢铁材料及其生产方法，具体属于一种低碳当量为0.3~0.36高屈强比的汽车用钢及其生产方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，环境问题日益加剧，汽车轻量化得到高度重视。制作汽车部件的钢材高强化是非常有效的手段，可以减重、节能。汽车结构件由钢板冲压后焊接组装而成，固溶强化钢在保证高强度的同时，其碳当量显著提高，焊接性难以满足要求。
经检索，中国专利（公告号 CN101265550B）公开了《一种微合金高强度钢冲压用冷轧汽车板》，其化学组成(wt %)为C:0.04～0.10、Si：0.03~0.05、Mn:0.7～0.9、Als:0.02～0.07、P≤0.030、S≤0.030、Nb:0.05~0.07，其余为Fe及不可避免的杂质。其存在的不足是：在冷轧后采用罩式炉退火，导致生产效率低，一个退火炉通常最多装入3卷钢，需要退火时间48~50小时。同时，因罩式炉退火内外卷的温差大，导致钢卷的性能不均匀，且退火过程中钢板易产生粘结，钢板表面质量差。
发明内容
本发明主要解决目前钢的夹杂多，洁净度低，生产工艺上对性能的可控性的不足，提供一种钢中夹杂少，洁净度高，屈服强度为450~480MPa，抗拉强度590~640MPa，延伸率不低于28%，碳当量在0.30~0.36%，宽冷弯试验弯曲180°，弯心直径d=0，金相组织中，等轴铁素体体积百分比含量为83～85%，粒状珠光体体积百分比含量为15～17%的汽车结构件用钢及其生产方法。
实现上述目的的措施：
一种具有低碳当量的汽车用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.11～0.14%，Si：0.03～0.06%，Mn：1.40～1.60%，Al：0.02～0.07%，P：0.015～0.025%， Nb：0.02～0.035%，Ti：0.04～0.07%，S≤0.006%，N≤0.003%，O≤0.002%，其余为Fe及不可避免的杂质；力学性能：屈服强度为450~480MPa，抗拉强度为590~640MPa，延伸率不低于28%，碳当量为0.3～0.36%，宽冷弯试验弯曲180°，弯心直径d=0，金相组织中，等轴铁素体体积百分比含量为83～85%，粒状珠光体体积百分比含量为15～17%。
生产一种具有低碳当量的汽车用钢的方法，其步骤：
1）进行铁水脱硫，控制铁水中S≤0.006%；
2）转炉冶炼；
3）进行RH真空处理，并控制钢水中N≤0.003%，O≤0.002%；
4）进行连铸，控制浇注温度在1540～1550℃；
5）对铸坯加热，加热温度控制在1200～1250℃；
6）进行热轧，控制开轧温度在1070～1130℃，控制终轧温度在895～915℃；
7）进行卷曲，卷曲温度控制在560～580℃；
8）进行常规酸洗；
9）进行冷轧，控制总压下率在70～78%；
10）进行连续退火：控制保温温度在800～850℃；在28～32℃/秒的冷却速度下冷却至350～400℃，经160～180秒时效后再冷却至室温；
11）进行平整，并待用。
本发明中各元素及主要工序的作用及机理
C价格低廉，同时，C也是固溶强化元素，强化效果十分明显，C含量越高对强化效果越好。但C含量过高，不利于保证材料的焊接性能。因此，C含量控制在0.11~0.14%。
Si元素固溶在铁素体中，提高钢的强度，但Si元素容易在钢板表面形成致密的氧化层Mn2SiO4，从而影响材料的镀锌性能，所以本发明Si元素在钢中的上限含量控制在0.10%以下。
Mn元素是常规的强韧化元素，作为奥氏体形成元素，在扩大奥氏体区，降低终轧温度，推迟奥氏体转变，可以同时起到细化晶粒的作用。但Mn元素含量太高，一方面增加成本，另一方面增加钢的淬透性，使焊接组织出现硬化层导致裂纹焊缝及热影响区裂纹敏感性增高。因此，将Mn含量上限定于1.60%以下，下限定于1.40%以上。
Al在本发明中，主要作用是在炼钢过程中脱氧，使钢水镇静。同时，在成品钢中会有Al（N，C）析出，起到提高钢的强度作用。因此Al下限控制在0.02％，上限控制在0.07％。
P对钢的强化效果仅次于C，但P过高导致本发明材料的塑性、焊接性和成形性不利，因此，P含量控制在0.015%~0.025%，而且，这个范围工业化生产上很容易控制，并且不需要特殊添加。
S对本发明材料的塑韧性不利，降低耐腐蚀性，同时，为避免产生铸坯裂纹，严格限制S含量，因此，要求S≤0.006%。
为实现本发明钢的洁净度，控制钢中N≤0.003%，O≤0.002%。
Nb是一种强碳氮化物形成元素，有利于析出强化，并且可以阻止高温奥氏体过分长大，具有极强的细化晶粒作用。但Nb含量过高，容易导致碳氮化物偏聚，其加工性变差，同时，增加了材料成本。因此，Nb 含量控制在0.020~0.035%。
Ti具有促进硫化物形态控制的作用，Ti与O、N、S和C有很强的亲合力，Ti处理对改善连铸坯的表面质量也是有效的。
本发明热处理采用连续退火炉退火，连续退火生产效率高（1卷钢只需要不超过20分钟），钢卷各个段温差小，性能稳定，表面质量好。
本发明是一种具有低碳当量高屈强比的汽车用钢及制造方法，包括冷轧钢板或者热浸镀锌钢板，以采用低碳，添加Nb、Ti元素，降低S含量的成分技术措施，辅以其它合金元素，既保证了该钢的基本力学性能，同时，减小炼钢在连铸时的难度，提高了铸坯的表面质量。采用高温加热、高温终轧和低温卷取的控轧控冷工艺，获得合适的等轴铁素体晶粒尺寸，冷轧采用了适当压下率和连续退火的工艺制度。从原理上，本发明采用细晶强化结合析出强化的方法来达到所要求的性能，二相粒子具有析出强化作用，微合金元素还可以细化晶粒，因此，在提高强度的同时伸长率不会降低，有利于钢板的综合力学性能。与同等强度的固溶强化钢相比，碳当量降低，加之微合金元素的细晶作用，可以有效减少焊接造成的晶粒粗大，大大有利于焊接性能。钢板并有较高的强度，适中的伸长率和良好的点焊性和良好的成形性及可镀性。
附图说明
附图为本发明明钢板经金相放大500倍观察，为等轴铁素体+珠光体的金相组织。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例及对比例的化学组分及重量百分比含量列表。
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表，其按照如下工艺步骤进行：
1）进行铁水脱硫，控制铁水中S≤0.006%；
2）转炉冶炼；
3）进行RH真空处理，并控制钢水中N≤0.003%，O≤0.002%；
4）进行连铸，控制浇注温度在1540～1550℃；
5）对铸坯加热，加热温度控制在1200～1250℃；
6）进行热轧，控制开轧温度在1070～1130℃，控制终轧温度在895～915℃；
7）进行卷取，卷取温度控制在560～580℃；
8）进行常规酸洗；
9）进行冷轧，控制总压下率在70～78%；
10）进行连续退火：控制保温温度在800～850℃；在28～32℃/秒的冷却速度下冷却至350～400℃，经160～180秒时效后再冷却至室温；
11）进行平整，并待用。
根据用户要求，也可以在连续退火工序后进行热侵镀锌工序。
表3为本发明各实施例及对比例的力学性能及金相组织检测结果列表。
表1 本发明各实施例及对比例的组分及wt%含量列表
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | Al | Nb | Ti | N | O |
| 1 | 0.11 | 0.06 | 1.60 | 0.015 | 0.006 | 0.035 | 0.035 | 0.07 | 0.002 | 0.001 |
| 2 | 0.12 | 0.05 | 1.55 | 0.018 | 0.004 | 0.041 | 0.032 | 0.045 | 0.002 | 0.001 |
| 3 | 0.13 | 0.03 | 1.50 | 0.020 | 0.004 | 0.052 | 0.030 | 0.05 | 0.001 | 0.002 |
| 4 | 0.13 | 0.04 | 1.50 | 0.020 | 0.006 | 0.060 | 0.020 | 0.040 | 0.002 | 0.001 |
| 5 | 0.14 | 0.06 | 1.40 | 0.025 | 0.006 | 0.070 | 0.020 | 0.070 | 0.002 | 0.001 |
| 6 | 0.14 | 0.03 | 1.42 | 0.021 | 0.005 | 0.045 | 0.025 | 0.050 | 0.002 | 0.001 |
| 7 | 0.12 | 0.04 | 1.57 | 0.023 | 0.005 | 0.044 | 0.031 | 0.06 | 0.002 | 0.0005 |
| 8 | 0.11 | 0.05 | 1.59 | 0.017 | 0.006 | 0.039 | 0.033 | 0.04 | 0.002 | 0.0005 |
| 9 | 0.13 | 0.03 | 1.49 | 0.015 | 0.005 | 0.038 | 0.029 | 0.04 | 0.001 | 0.0005 |
| 对比1 | 0.04 | 0.03 | 0.9 | 0.015 | 0.008 | 0.07 | 0.06 | / | / | / |
| 对比2 | 0.10 | 0.05 | 0.7 | 0.030 | 0.030 | 0.02 | 0.04 | / | / | / |
| 对比3 | 0.07 | 0.04 | 0.8 | 0.018 | 0.005 | 0.04 | 0.05 | / | / | / |
表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表
表3 本发明各实施例及对比例的力学性能及金相组织检测结果列表
从表3可以看出，相较对比实施例，本发明力学性能稳定，弯曲性能和镀锌性能优良，晶粒细小，组织均匀，这些优异的综合机械性能是其成分和工艺的合理匹配的结果。
Claims (1)
1.生产一种具有低碳当量的汽车用钢的方法，其步骤：
1）进行铁水脱硫，控制铁水中S≤0.006%；
2）转炉冶炼；
3）进行RH真空处理，并控制钢水中N≤0.003%，O≤0.002%；
4）进行连铸，控制浇注温度在1540～1550℃；连铸坯的组分及重量百分比含量为：C：0.11～0.14%，Si：0.03～0.06%，Mn：1.40～1.60%，Al：0.02～0.07%，P：0.015～0.025%， Nb：0.02～0.035%，Ti：0.045～0.07%，S≤0.006%，N≤0.003%，O≤0.002%，其余为Fe及不可避免的杂质；碳当量为0.3～0.36；
5）对铸坯加热，加热温度控制在1230～1250℃；
6）进行热轧，控制开轧温度在1070～1130℃，控制终轧温度在895～915℃；
7）进行卷取，卷取温度控制在560～575℃；
8）进行常规酸洗；
9）进行冷轧，控制总压下率在70～78%；
10）进行连续退火：控制保温温度在800～850℃；在28～32℃/秒的冷却速度下冷却至350～400℃，经160～180秒时效后再冷却至室温；
11）进行平整，并待用；钢板的力学性能：屈服强度为450~480MPa，抗拉强度为590~640MPa，延伸率不低于28%，宽冷弯试验弯曲180°，弯心直径d=0，金相组织中，等轴铁素体体积百分比含量为83～85%，粒状珠光体体积百分比含量为15～17%。
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