CN104928576A - 260-330MPa级低合金高强钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种260-330MPa级低合金高强钢的生产方法，其化学成分的质量百分含量为：C 0.05～0.09%，Mn 0.15～0.60%，S≤0.015%，P≤0.020%，Si≤0.50%，Nb≤0.020%，Ti≤0.020%，Als 0.020～0.060%，N≤30ppm，余量为Fe和不可避免的杂质；所述方法包括热轧、酸洗冷轧、罩式退火和平整重卷工序。本方法所得低合金高强钢，屈服强度为260～330MPa，抗拉强度为350～430MPa，断后伸长率为≥26.0%；强度和塑性配合良好。本方法通过成分的优化设计，实现该产品的稳定生产，可以获得机械性能稳定及冷成型性能良好的冷轧低合金高强钢。

Description

260-330MPa级低合金高强钢的生产方法

技术领域

本发明涉及一种高强钢的生产方法，尤其是一种260-330MPa级低合金高强钢的生产方法。

背景技术

冷轧退火低合金高强钢在具有高强度的同时，也具有良好的塑性、低温韧性和焊接性，因此，在汽车结构件和建筑结构件等领域广泛应用。目前，冷轧退火低合金高强钢可以采用罩式退火或连续退火方式生产，但这两种退火方式具有不同热处理特征，如罩式退火加热冷却速度慢，加热时间长，而连续退火加热冷却速度快，加热时间短，这一工艺特点决定了在相同的成分下，两种方式退火后成品的晶粒尺寸差别大，屈强比差别大，因此，在进行产品设计时，为了获得满足标准的机械性能，必须采用不同的成分设计理念。

屈服强度为260-330MPa的冷轧退火低合金高强钢，性能要求如下：屈服强度：260-330MPa，抗拉强度：350-430MPa，断后伸长率：A80≥26%，性能的总体特征为：适中的强度和适中的屈强比，否则难以满足力学性能范围，而软钢则要求尽量低的屈强比以获得优异的冲压性能(50-60%)，除此之外，产品设计时还需要考虑产品的焊接性能，因此，应该限制Si和Mn的加入量以及杂质S和P含量。总之，在进行该级别产品设计时，既要考虑力学性能和冷成形性能，也要考虑焊接性能，同时需要考虑客户的使用特点，对于在不同的使用场合，客户对屈服强度的要求不同，以适应加工的模具和装配要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种产品性能稳定、优异的260-330MPa级低合金高强钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的化学成分的质量百分含量为：C 0.05～0.09%，Mn 0.15～0.60%，S≤0.015%，P≤0.020%，Si≤0.50%，Nb≤0.020%，Ti≤0.020%，Als 0.020～0.060%，N≤30ppm，余量为Fe和不可避免的杂质；所述方法包括热轧、酸洗冷轧、罩式退火和平整重卷工序。

本发明所述热轧工序：终轧温度控制在840～880℃，卷取温度控制在600～630℃。

本发明所述酸洗冷轧工序：冷轧压下率不低于50%。

本发明所述罩式退火工序：热点温度为650～700℃，冷点温度为600～680℃，保温时间为4～8小时。

本发明所述平整重卷工序：平整压下率为板带厚度(mm)的0.8倍，即(0.8*板带厚度)%。

本发明所述低合金高强钢的厚度为1.0～2.0mm。

本发明的技术要点如下：对于冷轧退火低合金高强钢，力学性能要求为屈服强度、抗拉强度和延伸率，在应用中会涉及到冷成型加工，化学成分包括固溶强化元素，如C、Si和Mn等，增加碳含量可以增加钢中珠光体含量，提高强度；Nb和Ti为微合金化元素，通过改变铁素体基体晶粒尺寸控制产品强度。而化学成分对冶金、组织和性能的影响如下：

C：碳是钢中的基本元素，也是有效的强化元素，能大幅度提高钢的强度。随着碳含量增加，珠光体百分含量增加，使钢强度提高而塑性和韧性降低，但是碳含量增加会显著恶化焊接性能，应低于0.1%，而0.09-0.16%的范围为包晶钢的成分范围，不利于连铸过程的稳定，因此该钢种采用低碳设计，范围为0.05～0.09%。

Mn：锰在钢中固溶强化铁素体，提高强度。另外，由于锰与硫的亲和力大于铁，锰可与硫形成高熔点MnS，取代低熔点的FeS，降低FeS在晶间析出的几率，减少钢材热脆性。增加Mn含量既能提高屈服强度也能提高抗拉强度，但会降低材料的断后伸长率，而且随着Mn含量的增加，材料焊接性能恶化，因此，Mn含量在0.6%以下，但是为了降低在铸坯在加热和轧制过程中的裂纹敏感性，Mn与S的含量比值控制在15以上，Mn的下限为0.15%。

Si：硅是固溶强化元素，可促进加工硬化，随着硅含量增加，钢的强度显著提高，塑性和韧性明显下降，材料的成形性能和焊接性能恶化，而且随着Si含量的增加，会在铸坯加热和热轧带钢表面形成与基体结合力强的氧化铁皮Fe₂SiO₄，很难去除，恶化影响板带表面质量，因此，钢中Si含量在0.5%以下，主要作为强化元素加以添加。

Nb：铌作为微合金元素进行添加，可以与钢中的C和N形成碳化物或氮化物，在热轧高温固溶时，可以抑制热轧变形晶粒的回复和再结晶，起到细化晶粒强化，在热轧低温状态和相变过程中，析出的碳氮化物起到析出强化作用；在退火过程中，析出的二相粒子会钉扎晶界，抑制再结晶晶粒的长大，有利改善材料强度，但是随着Nb含量的增加铁素体晶粒的尺寸越来越细小，增加到0.04%的质量百分数时，晶粒尺寸将不再变化，这时候铁素体的显微晶粒度级别在12.5左右，Nb含量添加量取决于产品强度，对于该级别钢种Nb含量小于0.020%。

Ti：钛为微合金化元素，在钢液凝固后期和固相冷却过程中会与N结合形成TiN，高温稳定性强，在板坯再热过程中可以有效地钉扎在奥氏体晶界防止晶粒异常长大，同时Ti可与C形成TiC，起到析出强化作用，对于该级别钢种，Ti含量小于0.020%。

Al：铝在钢中起脱氧作用，应保证钢中有一定量的酸溶铝，否则不能发挥其效果，同时Al作为合金化元素，可以与钢中的N元素形成AlN粒子，起到抑制加热过程中奥氏体晶粒尺寸的长大，但过多的铝会使钢中产生铝系夹杂，对浇铸不利，将其含量限定在0.020-0.060％范围；

S：硫是有害元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂会恶化钢的韧性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。

P：磷是钢中的有害元素，易引起铸坯中心偏析。在随后的热连轧加热过程中易偏聚到晶界，使钢的脆性显著增大，应严格控制钢中的磷。

N：氮在加钛的钢中可与钛结合形成氮化钛，这种在高温下析出的第二相，提高钢板的焊接性能。对于没有添加固定N的微合金化元素，N会被Al固定形成AlN析出物，N的析出强化与N的固溶强化效果相同，因此对强度的影响效果可以忽略，在生产过程中N含量限定在30ppm以下。

本发明热轧卷取工艺参数是为了获得晶粒尺寸细小的热轧原料及热轧带钢强度；冷轧压下率不低于50%以确保在退火过程中具有足够的再结晶驱动力；退火温度和时间：在再结晶温度以上，有效地完成再结晶，获得结晶充分的退火组织；平整压下率：起到改善板形和优化产品屈服强度的作用。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明所得低合金高强钢，屈服强度为260～330MPa，抗拉强度为350～430MPa，断后伸长率为≥26.0%；强度和塑性配合良好。本发明通过成分的优化设计，实现该产品的稳定生产，可以获得机械性能稳定及冷成型性能良好的冷轧低合金高强钢。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1－5：本260-330MPa级低合金高强钢的生产方法采用下述成分配比和具体工艺。

1、各实施例中产品化学成分的重量百分含量以及产品厚度见表1，其中余量为铁。

表1：产品化学成分（wt%）

2、各实施例具体的工艺条件见表2。

表2：工艺条件

3、各实施例所得低合金高强钢的机械性能见表3。

表3：产品机械性能

Claims (5)

1.一种260-330MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于，其化学成分的质量百分含量为：C 0.05～0.09%，Mn 0.15～0.60%，S≤0.015%，P≤0.020%，Si≤0.50%，Nb≤0.020%，Ti≤0.020%，Als 0.020～0.060%，N≤30ppm，余量为Fe和不可避免的杂质；所述方法包括热轧、酸洗冷轧、罩式退火和平整重卷工序。

2.根据权利要求1所述的260-330MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于，所述热轧工序：终轧温度控制在840～880℃，卷取温度控制在600～630℃。

3.根据权利要求1所述的260-330MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于，所述酸洗冷轧工序：冷轧压下率不低于50%。

4.根据权利要求1所述的260-330MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于，所述罩式退火工序：热点温度为650～700℃，冷点温度为600～680℃，保温时间为4～8小时。

5.根据权利要求1－4任意一项所述的260-330MPa级低合金高强钢的生产方法，其特征在于，所述平整重卷工序：平整压下率为(0.8*板带毫米厚度)%。