CN103882323A - MnCr合金化热成形用钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种MnCr合金化热成形用钢，其特征在于，主要含有以下重量百分比的化学元素：C0.15~0.25%，Si0.10~0.25%，Mn1.5%~2.2%，Cr2.0%~2.5%。MnCr合金化热成形用钢生产过程主要工艺参数控制如下：铸坯出炉温度控制：1230-1250℃，热轧终轧温度控制在920-950℃，热轧卷取温度控制在630-660℃，冲压冷速：18-22℃/s。本发明所生产的热成形部件的力学性能为屈服强度Rp=1030MPa，抗拉强度Rm=1510MPa，均匀延伸率Agt=5%。热成形后显微组织全部为马氏体。
Description
技术领域
本发明属本发明属于超高强度汽车用钢铁材料领域，特别涉及合金化热成形用钢的生产技术。
背景技术
随着能源和环境问题的日益尖锐，为了应对能源短缺和环境污染的挑战，达到减少能耗和废气排放，对交通运输工具轻量化的要求愈加迫切。汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量。在保持汽车整体品质、性能和造价不变的前提下，通过降低汽车自身重量来提高输出功率、降低噪声、提升操纵性、可靠性，提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性是汽车轻量化的最终目标。
汽车轻量化是一个系统工程，包括通过产品结构和形状的设计优化实现轻量化，采用先进的加工技术应用实现轻量化，以及合理应用轻量化材料实现轻量化。超高强度钢的广泛使用是汽车轻量化的重要途径之一。“超轻钢制车身”联盟所作的研究表明，如果在车身中超高强度钢板的应用量达80％，可以在不增加成本的情况下，汽车车身的重量比普通钢结构车身降低20％。如果超高强度钢的屈服强度提高到1000MPa，则可以比同等强度、刚度的低碳高强度钢（HSLA）零件减重50％以上，同时还可提高材料的抗疲劳、抗碰撞性能。因此，超高强度钢板的应用将成为实现汽车轻量化的重要途径。
然而，超高强度钢板的高刚度、高回弹性、高的成形力要求以及易产生裂纹使传统的冷冲压工艺不能满足超高强度部件的制造要求。因此近年来提出了热冲压成形工艺以解决以上问题并获得板料的优良成形性能和超高强度部件。钢板热冲压新技术是一种将特殊的高强度钢板加热到奥氏体温度范围，快速移动到模具，快速冲压，在压机保压状态下通过模具（而不是空气）对零件进行淬火冷却（并要保证一定的冷却速度），最后获得超高强度冲压件（组织为马氏体，强度在1500MPa 左右甚至更高）的新型成形工艺。
目前，典型的热成形用钢为22MnB5。其中合金元素硼主要通过改变界面特性而增加奥氏体的淬透性，有关这类典型的热成形用钢已有一些专利公开。例如，申请号为201110117615.9 的中国专利“抗拉强度1300MPa级汽车安全件用钢及其生产方法”和申请号为200810112020.2的中国专利 “一种热成型马氏体钢”钢中都加入B ：0.0005 ～0.005％。对于这种典型的热成形用钢，由于需要在炼钢过程中加入硼，所以往往要求炼钢过程具有较高的真空度以保证合金元素硼能够达到要求的含量。但是在实际过程中，这种控制往往增加了炼钢的难度，而且硼的含量也比较难以控制。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明利用锰和铬作为主要的合金元素，降低了炼钢的控制难度，简化了炼钢过程，提高了钢的成分控制精度，从而增大热成形用钢的成品率和生产效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种MnCr合金化热成形用钢，其特征在于，主要含有以下重量百分比的化学元素：C 0.15~0.25%，Si 0.10~0.25%，Mn 1.5%~2.2%， Cr 2.0%~2.5%。
本发明提供还提供一种MnCr合金化热成形用钢的生产方法，其特征在于，主要工艺参数控制如下：铸坯出炉温度控制：1230-1250℃，热轧终轧温度控制在920-950℃，热轧卷取温度控制在630-660℃，冲压冷速：18-22℃/s。
鉴于现有技术成分设计中存在不足的现状，本发明提供了超高强度汽车用钢铁材料的成分设计，利用锰和铬作为主要的合金元素，取代目前典型的热成形用钢中硼的作用，简化了炼钢过程，提高了钢的成分控制精度，从而增大热成形用钢的成品率和生产效率。本发明所生产的热成形部件的力学性能为屈服强度Rp=1030MPa，抗拉强度Rm=1510MPa，均匀延伸率Agt=5%。热成形后显微组织全部为马氏体。
附图说明
下面结合附图对本发明详细说明。
图1：本发明CCT曲线。
图2：本发明热成形后的显微组织。
具体实施方式
钢水的化学成分见表1，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
表1 实施例化学成分，wt%
| C | Si | Mn | Cr | Nb | Al |
| 0.16 | 0.24 | 1.66 | 1.26 | 0.006 | 0.013 |
实施例1：
将经过连铸得到的钢坯进行CCT曲线测定，在Gleeble3500热模拟试验机测定不同冷却速度下的温度-膨胀率曲线，并对不同冷却速度的冷却曲线和冷至室温的金相照片进行分析，绘制出的CCT曲线如图1所示。结果表明，Cr/Mn系列热成形用钢具有良好的淬透性，在20℃ /s时的冷却速度就可以获得全部的马氏体组织。
实施例2：
将经过连铸得到的钢坯，加热至1250℃，保温60分钟后，进热轧机热轧。经过3道次粗轧和3道次精轧得到4毫米的热成形用钢热轧板。将热成形用钢热轧板加热到930℃，保温15分钟后，放入热成形试验机进行热成形得到U形部件。钢板在热成形过程中的冷却速度大约为20℃ /s。最终热成形部件的力学性能为屈服强度Rp=1030MPa，抗拉强度Rm=1510MPa，均匀延伸率Agt=5%。热成形后显微组织全部为马氏体，金相图片如图2所示。
Claims (3)
1.一种MnCr合金化热成形用钢，其特征在于，主要含有以下重量百分比的化学元素：C 0.15~0.25%，Si 0.10~0.25%，Mn 1.5%~2.2%， Cr 2.0%~2.5%。
2.如权利要求1所述的MnCr合金化热成形用钢，其特征在于，还可以添加0.02-0.08%的Nb，0.01-0.02%的Al。
3.一种如权利要求1所述的MnCr合金化热成形用钢的生产方法，其特征在于，主要工艺参数控制如下：铸坯出炉温度控制：1230-1250℃，热轧终轧温度控制在920-950℃，热轧卷取温度控制在630-660℃，冲压冷速：18-22℃/s。
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