CN105506513B - 超高强度冷轧汽车用钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超高强度冷轧汽车用钢，C：0.5％～0.7％，Si：2.5％～3.5％，Mn：4.0％～5.0％，P：0.08％～0.12％，S:≤0.03％，Al：4.5％～5.5％，Sb：0.05％～0.4％，稀土Ce：0.15％～0.30％，还含有V：0.05％～0.3％，Ti：0.05％～0.3％，Nb：0.05％～0.3％，Cr：0.1％～0.5％，Mo：0.05％～0.3％中的一种，余量为Fe和不可避免的杂质，钢板抗拉强度大于1180MPa，延伸率大于18％。
Description
技术领域
本发明属于汽车用钢制造领域，本发明提供一种具有超高强度冷轧汽车用钢及其制备方法。
背景技术
当前，随着节能减排和安全性能要求的提高，汽车用钢向着更高强度和更高伸长率的方向发展。传统汽车用钢的伸长率随着强度的提高而下降，特别是当钢板的抗拉强度超过1180MPa之后，伸长率下降的更为明显。
CN102181788A公布了一种屈服强度1100MPa-1200MPa级超高强钢及其生产方法，当抗拉强度达到1250MPa～1340MPa时，伸长率只有11％～13.5％，难以满足汽车厂复杂零件的成形性能需求。
US2013/0008570A1公布了一种具有良好加工性能超高强度钢板及其制备方法，当抗拉强度达到1000MPa以上时，伸长率最大只有16.1％，难以满足汽车厂复杂零件的成形需要。
US2005/0247378公布了一种具有良好成形性能的冷轧钢板及其制造方法，当抗拉强度达到800MPa～1000MPa时，伸长率达到23％以上。不足之处在于强度没有超过1000MPa，难以满足汽车厂减重和提高安全性的目的。
CN102134680A公布了一种屈服强度960MPa级超高强钢及其生产方法，该钢种在屈服强度达到960MPa以上，抗拉强度达到1000MPa以上，伸长率在12.5％～15.5％之间，难以满足汽车厂复杂零件的成形需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的上述各种缺陷，提供一种具有高伸长率和超高强度的冷轧汽车用钢及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种超高强度冷轧汽车用钢，其特征在于化学成分以质量百分比计为：C：0.5％～0.7％，Si：2.5％～3.5％，Mn：4.0％～5.0％，P：0.08％～0.12％，S:≤0.03％，Al：4.5％～5.5％，Sb：0.05％～0.4％，稀土Ce：0.15％～0.30％，还含有V：0.05％～0.3％，Ti：0.05％～0.3％，Nb：0.05％～0.3％，Cr：0.1％～0.5％，Mo：0.05％～0.3％中的一种，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明合金设计的理由如下：
C：C元素是钢中成本最低、稳定效果最好的奥氏体稳定元素，同时具有良好的固溶强化效果。C元素含量过低，会降低钢的强度和奥氏体的稳定性；C元素含量过高，容易在晶界处析出渗碳体，降低钢的性能。因此，C元素含量的范围为0.5％～0.7％。
Mn：Mn元素是钢中的奥氏体稳定元素和固溶强化元素。Mn元素含量过低，会减少钢中的奥氏体含量和降低钢板的强度；Mn元素含量过高，会导致钢板强度过高，伸长率下降。因此，Mn元素含量的范围为4.0％～5.0％。
Si：Si元素能够起到抑制渗碳体析出的作用，同时起到固溶强化的作用。Si元素含量过低，起不到抑制渗碳体析出的作用；Si元素含量过高，会降低钢板的表面质量。
P：P元素能够起到固溶强化和抑制渗碳体析出的作用。P元素含量过高会导致晶界偏析，降低钢板的伸长率；P元素含量过低失去固溶强化和抑制渗碳体析出的作用。
S：S元素是钢中的有害元素，其含量越低越好。
Al：Al元素在钢中主要起到抑制渗碳体析出、减轻钢板密度的作用。Al元素含量过低，会导致钢中渗碳体析出，降低钢板的伸长率；Al元素含量过高，会导致钢板表面质量下降。
Sb：Sb元素在钢中主要分布在晶界和晶粒内部，起到提高钢板强度，减小碳、氧等元素在钢板晶界上的扩散速率，减少脱碳和氧化现象，提高钢板表面质量和力学性能。
Ce：稀土元素Ce在钢中起到细化晶粒，使硫化物球化和清洁晶界，提高钢板性能的作用。
V：V元素在钢中主要起到析出强化和细化晶粒的作用。V元素含量过高会导致伸长率下降；过低起不到析出强化的效果。
Nb：Nb元素在钢中主要起到细化晶粒和析出强化的作用。Nb元素含量过高会导致伸长率下降；过低起不到强化的效果。
Ti：Ti元素在钢中主要起到细化晶粒和析出强化的作用。Ti元素含量过高会导致伸长率下降；过低起不到强化的效果。
Cr：Cr元素作为一种强化元素。Cr元素含量过高会降低钢的伸长率；过低起不到强化的效果。
Mo：Mo元素在钢中主要起到提高强度和淬透性，有利于形成贝氏体组织。Mo元素含量过高，会导致效果饱和，同时成本上升；含量过低，强化效果不明显。
一种超高强度冷轧汽车用钢的制备工艺，包括以下步骤：转炉冶炼、连铸、热轧、酸洗、冷轧、连续退火。
热轧工序为：开轧温度在1000～1150℃，终轧温度在850～1000℃，冷却方式采用层流冷却方式，卷取温度在400～700℃之间。
冷轧工序为：冷轧压下率为40～80％。
连续退火工序：退火温度在700～900℃之间，退火时间在120～400s之间，冷却速率在15～60℃/s之间，时效温度在300～450℃之间，时效时间在300～800s之间，最后以10～30℃/s冷却速率冷却到室温。
通过上述方法可以得到抗拉强度大于1180MPa，延伸率大于18％的超高强度冷轧汽车用钢。
本发明采用转炉冶炼——连铸连轧——酸洗冷轧——连续退火的生产工艺，在传统的产线上生产抗拉强度大于1180MPa，伸长率大于18％的超高强冷轧汽车用钢，具有成本低，性能优异，能够满足复杂汽车零件的冲压要求。
具体实施方式
以下用实施例对本发明进行更详细的描述，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何的限制。
表1中列出了实施例的化学成分，在得到铸坯后进行热轧，热轧工艺如表2所示，热轧后进行酸洗、冷轧和退火，冷轧和退火工艺如表3所示，最终得到钢板的力学性能结果如表3所示。
表1实施例的化学成分，wt％
表2实施例的热轧工艺
| 工艺号 | 开轧温度，℃ | 终轧温度，℃ | 卷取温度，℃ |
| B1 | 1150 | 950 | 700 |
| B2 | 1130 | 940 | 670 |
| B3 | 1110 | 930 | 640 |
| B4 | 1090 | 920 | 610 |
| B5 | 1070 | 910 | 580 |
| B6 | 1060 | 900 | 550 |
| B7 | 1050 | 890 | 510 |
| B8 | 1030 | 880 | 480 |
| B9 | 1010 | 870 | 440 |
| B10 | 1000 | 860 | 400 |
表3实施例的冷轧和连续退火工艺
表4实施例的力学检验结果
Claims (2)
1.一种超高强度冷轧汽车用钢，其特征在于化学成分以质量百分比计为：C：0.64％～0.7％，Si：2.5％～3.5％，Mn：4.0％～5.0％，P：0.08％～0.12％，S:≤0.03％，Al：4.5％～5.5％，Sb：0.29％～0.4％，稀土Ce：0.15％～0.30％，还含有V：0.05％～0.3％，Ti：0.05％～0.3％，Nb：0.05％～0.3％，Cr：0.1％～0.5％，Mo：0.05％～0.3％中的一种，余量为Fe和不可避免的杂质，钢板抗拉强度大于1180MPa，延伸率大于18％。
2.一种根据权利要求1所述的超高强度冷轧汽车用钢的制备方法，包括以下步骤：转炉冶炼、连铸、热轧、酸洗、冷轧、连续退火，其特征在于所述热轧工序为：开轧温度在1000～1150℃，终轧温度在850～1000℃，冷却方式采用层流冷却方式，卷取温度在400～700℃之间；所述冷轧工序为冷轧压下率为40～80％；所述连续退火工序为：退火温度在700～900℃之间，退火时间在120～400s之间，冷却速率在15～60℃/s之间，时效温度在410～450℃之间，时效时间在580～800s之间，最后以10～30℃/s冷却速率冷却到室温。
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