CN103451531A

CN103451531A - 一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢及其生产方法

Info

Publication number: CN103451531A
Application number: CN2013103974434A
Authority: CN
Inventors: 张红梅; 刘英义; 贾宏斌; 李胜利; 赵红阳; 孙成钱
Original assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Current assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明公开了一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢及其生产方法，在获得高强度的同时改善其深冲成形性能。该IF钢的化学成分如下：C：0.005%～0.008%；Si：0.05%～0.08%；Mn：1.5%～2.0%；P<0.04%；S<0.004%、N≤0.003%；Nb；0.08%～0.12%；B：0.0005%～0.002%；Ti：0.01%～0.03%，其余为Fe和不可避免的杂质。该生产方法包括：冶炼—热轧—冷轧—连续退火或热镀锌工艺，轧制的工艺参数为：板坯加热温度1150～1250℃，终轧温度880～900℃，板坯由35mm热轧成4mm。卷取温度在620～660℃/s。冷轧压下量80～85%，连续退火温度830～870℃，连续退火保温时间100～200s，退火后冷却速度15～25℃/s。本发明能够获得强度≥440MPa，屈强比小于0.6，延伸率33～36%，r值≥1.7的深冲性良好的440MPa高强IF钢。

Description

一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及高强度汽车用钢技术领域，特别是提供了一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢及其生产方法。

技术背景

随着汽车保有量的不断增加，燃油价格的不断上涨，汽车工业对轻量化、安全、环保以及燃油经济性要求越来越高。作为汽车外面板的IF钢的生产已经成为一个国家汽车钢板的标志，降低生产成本并进一步提高产品等级是目前IF钢的研究和生产方向。

IF钢（Interstitial Free Steel），又称无间隙原子钢，是在超低碳中（一般碳含量在0.005%以下）加入微量的合金元素（主要是Ti、Nb），使钢中的C、N间隙原子完全被固定成碳氮化合物，钢中无间隙原子存在，使得该钢种具有极优良的成形性和非时效性，同时适当增加置换型固溶强化原子Mn、Si的含量以保证强度。

传统高强IF钢是通过添加P、Si、Mn等固溶强化元素提高强度，但强度提高的同时塑性下降，深冲性能降低，无法满足汽车外板冲压成型性能要求，且P的偏析作用使IF钢的二次加工脆性更严重。而发明的440MPa含铌高强IF钢利用Si、Mn固溶强化作用，同时通过添加0.11%的铌，使铌碳含量的原子比率为2左右，不仅保证了无间隙原子的存在，而且形成很多细小弥散的铌碳氮化合物（NbCN)。这些细小的沉淀物通过析出强化和细晶强化提高了钢的抗拉强度。细晶强化不仅对钢的塑性有利，也提高了高强IF钢的抗二次加工脆性的能力。

在现有公开的相关专利文献中，冷轧高强IF钢有以下特点：（1）添加较多的P元素，如：中国专利公开（公告）号CN102816975A，公开的一种高r值高强IF钢生产工艺。P含量较高时，钢的强度增加，P向晶界偏析容易引起二次加工脆化。（2）采用罩式退火工艺生产，且含碳量较低。如：中国专利公开（公告）号CN102747281A，公开的罩式退火IF钢及其生产方法。虽然通过罩式优化退火工艺可以提高罩式退火IF钢的抗二次加工脆性性能，但是罩式生产工艺较连续退火工艺存在退火时间长，退火后性能远不如连续退火工艺的特点。同时含碳量较低，炼钢成本高。

综上可以看出，现有的冷轧高强IF钢成分设计及生产方法存在各种缺陷。因此，开发制备工艺先进，高强度与良好成型性能相匹配的冷轧高强IF钢的已成为普遍关注的重点。

发明内容

本发明提供了一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢及其生产方法，通过控制合金成分、轧制及连续退火工艺，采用微细Nb（C、N）析出物的沉淀强化及铁素体晶粒细化来实现高强度化以及在晶界附近形成晶界无析出区，在获得高强度的同时改善其深冲成形性能。

一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢的化学成分重量百分数如下：

C：0.005%～0.008%；Si：0.05%～0.08%；Mn：1.5%～2.0%；P<0.04%；S<0.004%、N≤0.003%；Nb；0.08%～0.12%；B：0.0005%～0.002%；Ti：0.01%～0.03%，其余为Fe和不可避免的杂质。

所述含铌析出强化型冷轧IF钢，具有以下力学性能：

抗拉强度≥440MPa，屈强比小于0.6，延伸率33～36%，r值≥1.7。

所述碳和氮原子在钢中形成的固溶体以间隙固溶体形式存在，具有显著的固溶强化效果，使屈服强度和抗拉强度增加。

所述Mn为固溶强化元素，单独添加时，但随着含量的增加，使塑性和深冲性能下降。Mn为1.4～2.0%。Si的强化能力仅次于P，但在浸镀性方面存在很多问题，故很少用于镀层钢。

在IF钢中由于C、N被固定，晶界清洁，P向晶界偏析容易引起二次加工脆化，为了防止P的晶界偏析，常采取的措施是加B，它迁移到晶界，强化晶界并防止P的偏析。

所述（Ti+Nb）使IF钢具有平面各向异性小，镀层具有良好的抗粉化性能，对轧制工艺参数不敏感等优点。

一种44MPa含铌高强IF钢的生产方法，该方法包括：冶炼—热轧—冷轧—连续退火或热镀锌工艺，其特征是：按照一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢的化学成分加料冶炼，制成板坯后开始轧制。轧制的工艺参数为：板坯随炉加热温度1150～1250℃，保温1～2h，使奥氏体均匀化，终轧温度880～900℃，保证奥氏体区轧制，板坯由35mm热轧成4mm。卷取温度在620～660℃/s，随炉冷却。冷轧压下量80～85%，连续退火温度830～870℃，连续退火保温时间100～200s，退火后冷却速度15～25℃/s。

本发明与现有技术相比，其显著的有益效果体现在：

（1）Mn、Nb形成代位固溶体，利用Mn、Nb等多种元素复合的固溶强化手段，获得良好的固溶强化效果。

（2）采用热轧细化和微合金碳氮化物细化等多种晶粒细化工艺，获得良好的细晶强化效果。

（3）采用析出第二相粒子析出强化工艺，通过适当的成分控制和连退工艺，使铁素体基体上析出纳米尺寸的第二相粒子，获得第二相粒子析出强化作用。

本发明采用固溶强化、细晶强化和析出强化等强化工艺，能够获得强度≥440MPa，屈强比小于0.6，r值≥1.7的深冲性良好的400MPa高强IF钢。

附图说明

图1是一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢加热、轧制和退火工艺条件示意图。

图中：T₁，终轧温度，T₂卷取温度，C₁卷取后冷却速度，C₂退火后冷却速度。

具体实施方式

下面结合附图用小型试验实施例具体描述本发明。

如图1所示，一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢及其生产方法，钢锭经50kg真空感应加热炉冶炼，化学成分重量百分数为：C：0.006%、Si：0.05%、Mn：1.8%、P<0.04%、S<0.004%、N≤0.003%、Nb：0.11%、B：0.001%、Ti：0.02%、其余为Fe和不可避免的杂质。在实验室450轧机上完成热轧，轧制工艺为：将钢锭加热至1200～1250℃，保温1h后开始轧制，终轧温度在900℃，以保证奥氏体区轧制，板坯由35mm热轧成4mm，卷取温度630℃，随炉冷却。冷轧压下量85%，退火温度850℃，退火保温时间200s，退火后冷却速度20℃/s。

Claims

1.一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢，其特征是该IF钢的化学成分重量百分数如下：

C：0.005%～0.008%；Si：0.05%～0.08%；Mn：1.5%～2.0%；P<0.04%；S<0.004%、N≤0.003%；Nb；0.08%～0.12%；B：0.0005%～0.002%；Ti：0.01%～0.03%，其余为Fe和不可避免的杂质；

所述含铌析出强化型冷轧IF钢，具有以下力学性能：

抗拉强度≥440MPa，屈强比小于0.6，延伸率33～36%，r值≥1.7。

2.根据权利要求1所述的一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢，其特征是碳和氮原子在钢中形成的固溶体以间隙固溶体形式存在，所述Mn为固溶强化元素。

3.一种44MPa含铌高强IF钢的生产方法，该方法包括：冶炼—热轧—冷轧—连续退火或热镀锌工艺，其特征是按照一种440MPa含铌析出强化型冷轧IF钢的化学成分加料冶炼，制成板坯后开始轧制，轧制的工艺参数为：板坯随炉加热温度1150～1250℃，保温1～2h，使奥氏体均匀化，终轧温度880～900℃，保证奥氏体区轧制，板坯由35mm热轧成4mm，卷取温度在620～660℃/s，随炉冷却，冷轧压下量80～85%。连续退火温度830～870℃，连续退火保温时间100～200s，退火后冷却速度15～25℃/s。