CN104962809A - 含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，钢中化学成分及重量百分比为：C≤0.003％；Si≤0.01％；Mn：0.06～0.15％；P≤0.015％；Nb：0.01～0.04％；Ti：0.02～0.05％；Al_s：0.015～0.04％；S≤0.01％；N≤0.003％，其余为Fe和不可避免杂质，另外本发明还提供相应的制造方法，本发明生产出的外覆盖件用钢具有低的强度和极高的深冲性能，同时具备低的Δr值和较好的镀层质量，具有良好的各向同性，焊接性能也非常优异。

Description

含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及钢材制造技术，具体涉及一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢及其制造方法。

背景技术

随着我国汽车工业的发展，特别是近年以来我国汽车市场出现的“井喷”式发展，对汽车材料的性能提出了新的要求。作为汽车车身覆盖件材料的钢板，其成型性能将直接决定冲压加工的废品率以及冲压工模具的寿命，涂镀层的性能亦决定了汽车的耐腐蚀性和使用寿命。合金化IF钢由于其优异的加工成型性能和防腐性能成为汽车车身覆盖件的主要用钢，广泛应用在各汽车厂商特别是日韩系品牌的汽车厂，而由于日韩系汽车品牌目前在中国市场的汽车占有率一直名列前茅，因此，合金化IF钢在市场中的应用非常大，且效益可观。

钛或铌微合金化的IF钢由于没有时效性而可以毫无困难的在无过时效段的连续热镀锌线上生产，而铌钛复合的IF钢除了具有良好的烘烤硬化性能，对合金化热镀锌钢板还具有较低的粉化性能、低的深冲诱发脆性及优良的r值，另外，铌元素对细化晶粒、提高韧脆转变温度及可镀性都具有积极作用。

汽车品牌对于汽车外覆盖件IF钢在诸多性能方面有其自身的要求，比如焊接性能、疲劳强度、Δr值等等方面，在汽车外覆盖件IF钢中加入铌，可以有效地改善产品在这些方面的性能，满足汽车厂家的要求。

IF钢中的碳、氮含量和微台金元素钛、铌含量对钢的性能有着至关重要的影响，现在，先进的炼钢工艺已把钢中的碳、氮含量降低到0.003％以下，在碳、氮含量很低的前提下，钛、铌添加能有效地提高薄钢板的深冲性能，这是因为钛、铌与碳、氮结合成碳氮化合物，以第二相粒子的形式析出，使钢成为无间隙原子状态，从而具有较好的深冲性能。汽车外覆盖件要求美观，因此对冲压过程中钢板的各向异性要求要小，即Δr值低，且其焊接性能和疲劳强度均需满足要求。另外，车身用外覆盖件的耐蚀性是决定汽车使用寿命的主要因素，汽车外覆盖件钢板应具有耐大气腐蚀和盐雾腐蚀的能力，用涂漆冷轧非涂层钢板做车体已不能满足耐腐蚀方面的要求，因此耐蚀性优良且深冲性能好的合金化热镀锌IF钢受到汽车厂家的青睐。

发明内容

本发明的目的，在于克服上述不足，提供一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢及其制造方法，使其具备良好的深冲性能和较好的各向同性，同时保证合金化镀层质量。在钢的化学成分设计上，保证产品具有良好的成形性能和较好的表面质量；在工艺设计上，采用合适的轧制和退火以及合金化热镀锌工艺，保证产品具有较高的有利织构含量、良好的耐蚀性和高表面质量特征。

为实现上述目的，本发明提供一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其特殊之处在于：钢中化学成分及重量百分比为：C≤0.003％；Si≤0.01％；Mn：0.06～0.15％；P≤0.015％；Nb：0.01～0.04％；Ti：0.02～0.05％；Al_s：0.015～0.04％；S≤0.01％；N≤0.003％，其余为Fe和不可避免杂质。

进一步地，钢中化学成分及重量百分比为：C：0.0011～0.0022％；Si：0.0035～0.0067％；Mn：0.105～0.125％；P：0.009～0.013％；Nb：0.023～0.034％；Ti：0.0301～0.0405％；Al_s：0.022～0.038％；S：0.0038～0.0057％；N：0.0021～0.0025％，其余为Fe和不可避免杂质。

更进一步地，钢中化学成分及重量百分比为：C：0.0014～0.0015％；Si：0.0049～0.0053％；Mn：0.112％；P：0.01～0.012％；Nb：0.027％；Ti：0.035％；Al_s：0.027％；S：0.0045～0.005％；N：0.0022～0.0024％，其余为Fe和不可避免杂质。

另外，本发明提供含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢的制造方法，生产工艺依次为炼钢，热轧，冷轧，连续退火与合金化镀锌工序，其特殊之处在于：

所述热轧工序采用高温终轧、高温卷取，所述冷轧工序采用大冷轧压下率，合金化过程高温连续退火，热轧加热温度为1200～1260℃，终轧温度910～950℃，卷取温度685～725℃，冷轧压下率70～80％，合金化过程中的退火温度840～860℃，合金化温度505～535℃，镀层铁含量9.5％～10.5％，光整延伸率0.6％～0.8％。

在上述技术方案中，IF钢要求将钢中间隙固溶的C、N原子完全消除，为获得IF钢成品钢材的良好的深冲性能与优良的表面性能，要求钢中碳、氮、氧及夹杂物的含量尽可能低。

C：碳通过间隙固溶强化，可显著提高钢的强度，但是钢中的碳含量高对成形性能极为不利，故将其含量限定在：C≤0.003％。

Si：硅有较强的固溶强化效果，可提高钢的强度，但是IF钢中加入硅元素不仅对成形性能不利，而且影响合金化热镀锌后的表面质量。所以，将其含量限定在：Si≤0.01％。

Mn：锰也是固溶强化元素，可提高钢的强度，但较高的锰含量对成形性能不利，尤其是钢中的固溶碳、氮原子较多时，锰对成形性能的严重损害是由于锰与间隙原子之间的交互作用而导致的。在本发明钢中，由于碳、氮原子完全被固定，所以锰的不良影响减少。考虑到实际情况，所以，将其含量限定在0.06～0.15％范围。

P：磷是固溶强化元素，是提高铁素体强度最高的元素。钢中加入适量的磷元素，其在提高钢的强度的同时，不降低钢的成形性能。但是，较高的磷元素会使有利织构减弱，降低钢的r值。考虑磷元素对钢性能的综合影响，将其含量限定在：P≤0.015％。

Al_s：酸溶铝是作为脱氧剂加入的，保证钢水的纯净，但过多的铝含量会形成氧化铝夹杂。综合考虑钢中的Al_s含量控制在0.015～0.04％。

Ti和Nb：钛、铌是强C、N化物形成元素，钢中加入钛和铌的目的是固定钢中的间隙原子C和N，净化铁素体基体，从而使本发明钢种具有良好的成形性能。同时，铌、钛的加入可起到析出强化和细化晶粒的作用，并且铌、钛的复合添加利于钢板表面的合金化热镀锌，而且通过配合合适的生产工艺控制可以减小钢板的各向异性。所以，将其含量限定在Nb：0.01～0.04％；Ti：0.02～0.05％。

S：硫在本发明钢中属于控制元素，其含量越低越好，考虑到实际冶炼成本。故将其含量控制在：S≤0.01％。

N：氮在钢中是有害元素，影响钢的成形性能。故将其含量控制在：N≤0.003％。

有益效果：本发明合金化IF钢的成分采用超低C、微合金和极低的S和N含量，其中微合金采用铌钛复合的成分配比，冶炼采用洁净钢生产技术，热轧应用控轧控冷工艺，冷轧采用大压下量，合金化过程采用高温退火，使钢具有低的强度和极高的深冲性能，同时具备低的Δr值和较好的镀层质量，利用该技术方案生产出来的含Nb合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，具有良好的各向同性，焊接性能也非常优异，详细数据及效果见实施例。在利用该产品生产汽车外覆盖件时，所得零件质量优异、且耐腐蚀性好，使用寿命长，这样就无疑对节省成本，提高生产效率起到了重要作用，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例1产品金相组织图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

实施例1至5含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其钢中化学成分及重量百分比分别按下表1进行设计。

表1各实施例钢中化学成分设计

实施例1至5含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢的制造方法，都依次包括炼钢，热轧，冷轧，连续退火与合金化镀锌工序，不同之处在于制造过程中不同工序涉及的工艺参数设计不同，具体工艺参数设计如下表2。

表2各实施例的工艺参数

实施例1至5制造出的含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢产品的组织和力学性能如表3，其中屈服强度110～150MPa，抗拉强度高于270MPa，伸长率(A_50mm)不低于47％，平均塑性应变比值不低于2.1，Δr值不超过0.3，产品钢具有低的强度和极高的深冲性能，同时具备低的Δr值，即良好的各向同性和较好的镀层质量。

表3各实施例产品的性能

各实施例的成品金相组织图相似，取实施例1的观察结果如图1所示，组织为铁素体加少量的三次渗碳体。

Claims (4)

1.一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其特征在于：钢中化学成分及重量百分比为：C≤0.003％；Si≤0.01％；Mn：0.06～0.15％；P≤0.015％；Nb：0.01～0.04％；Ti：0.02～0.05％；Al_s：0.015～0.04％；S≤0.01％；N≤0.003％，其余为Fe和不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其特征在于：钢中化学成分及重量百分比为：C：0.0011～0.0022％；Si：0.0035～0.0067％；Mn：0.105～0.125％；P：0.009～0.013％；Nb：0.023～0.034％；Ti：0.0301～0.0405％；Al_s：0.022～0.038％；S：0.0038～0.0057％；N：0.0021～0.0025％，其余为Fe和不可避免杂质。

3.根据权利要求1所述的含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其特征在于：钢中化学成分及重量百分比为：C：0.0014～0.0015％；Si：0.0049～0.0053％；Mn：0.112％；P：0.01～0.012％；Nb：0.027％；Ti：0.035％；Al_s：0.027％；S：0.0045～0.005％；N：0.0022～0.0024％，其余为Fe和不可避免杂质。

4.一种权利要求1所述的含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢的制造方法，生产工艺依次为炼钢，热轧，冷轧，连续退火与合金化镀锌工序，其特征在于：

所述热轧工序采用高温终轧、高温卷取，所述冷轧工序采用大冷轧压下率，合金化过程高温连续退火，热轧加热温度为1200～1260℃，终轧温度910～950℃，卷取温度685～725℃，冷轧压下率70～80％，合金化过程中的退火温度840～860℃，合金化温度505～535℃，镀层铁含量9.5％～10.5％，光整延伸率0.6％～0.8％。