CN105543685A - 抑制热冲压过程氧化层脱落的热冲压成形用钢钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种抑制热冲压过程氧化层脱落的热冲压成形用钢钢板及其生产方法，所述的成分按重量百分比包括：C的含量为0.19~0.27，Si的含量至多为0.50，Mn的含量为1.00~1.50，Al的含量至少为0.010，N的含量至多为0.010，Ti的含量为0.01~0.055，Cr的含量至多为0.35，B的含量为0.0005~0.004；以及含量至多为0.50的Mo、W、Cu、Ni中的一种或多种；含量不超过0.10的Nb、Zr、V中的一种或多种，所述的钢板的表面粗糙度为1.1~2.0μm。生产方法包括以下步骤：a、按照权利要求1的成分获得钢板原料；b、粗糙度处理步骤；c、获得热冲压成形钢。

Description

抑制热冲压过程氧化层脱落的热冲压成形用钢钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种热冲压成形钢板及其生产方法，尤其是指一种可以抑制热冲压过程中氧化层脱落的热冲压成形钢钢板的生产方法。

背景技术

在科技的高速发展进步下，各个行业的技术也不断创新，对热冲压钢板的应用需求以及生产使用的技术要求也日益增高。以汽车制造领域为例，由于存在对环境保护的压力，能做到节能减排，需要考虑到汽车产品的各个组成部分，能实现车体轻量和碰撞安全性就能很大程度达到产品的革新进步，而车体开始逐渐采用热成形冲压技术制造的钢板。

目前采用热成形冲压技术生产的热成形钢一般采用冷轧板为原料，通过加热、高温成形、淬火等工艺进行生产，并对冲压后零件表面形成的氧化铁皮进行喷丸处理。因此，氧化铁皮厚度对最终产品尺寸有明显的影响，目前通过控制加热炉气氛的方法可将氧化铁皮厚度控制到15~25μm；另一方面，冲压过程不可避免的会导致氧化铁皮大量脱落，对生产模具造成严重损害，生产过程不得不停机进行清理，进而会影响到生产进度，也会对生产模具加大损耗；此外，因氧化铁皮大量脱落，也导致严重的环境污染，危害生产线工人的健康。

但是因为热成形钢生产特性，需对钢板进行二次加热，同时也需满足在奥氏体区完成冲压，因此氧化铁皮的形成无法规避，这也是困扰热成形工艺生产的瓶颈。目前，相关专利采用以下两种方法进行处理：

（1）采用增加合金的方法改善钢板表面抗氧化性能。如专利“一种抗高温氧化的非镀层热冲压成形用钢”，专利号：201310672918，采用增加Cr（铬）含量的方法，使研制的热冲压成形用钢具有抗氧化特点，可在无保护气氛条件下正常使用，其性能满足热冲压成形板抗氧化性能和热冲压成形构件强度要求。但是采用增加Cr合金的方式生产热成形钢尽管可以改善抗氧化性，但是合金成本增加，进一步造成生产成本显著增加。

（2）采用表面涂层的方法进行处理。如专利“钢板温热成形高温纳米防氧化脱碳涂料”，专利号：200810051499；“使用热成形工艺制备涂覆部件的方法”，专利号：200980151332；以及“热压成型方法，其电镀钢材及其制备方法”，专利号：200710137324等。这些方法均采用在热成形钢母材表面进行Si和Al涂层，或者Zn涂层等方法进行处理，隔绝母材与空气接触起到抑制氧化的作用。但是这种采用涂层的改进方式，除增加工序成本以外，涂层在加热和冲压过程中不可避免发生脱落现象，脱落的涂层附着于模具和炉辊表面，清理过程极其复杂，仍然存在生产成本增加，清理过程复杂的问题。并且镀锌板加热过程会引起锌层的扩散，对最终板材的性能造成不良影响，而Al-Si涂层在焊接过程中也会出现一些后续生产问题。

参考图1a以及图1b，采用传统热成形钢表面粗糙度为0.7~1.0μm，尺寸精度较高，微观表面平整，在加热过程中，表面均匀的形成氧化铁皮，沿着热成形钢表面协同生长，垂直表面方向自由生长，不受限制。因此，在一定热力学条件下，形成氧化铁皮厚度较大，一般为15~25μm。此外，因氧化铁皮垂直表面方向生长不受约束，因此形成的氧化铁皮相对疏松，在冲压变形过程中，受到应力后易发生不均匀的脱落现象。

综上可见，现有技术的热冲压成形钢生产方法存在如下技术问题：

1、如采用传统生产技术而不进行任何处理，因高温冲压造成的氧化铁皮脱落问题严重影响模具的寿命，同时脱落的氧化铁皮也对生产工人健康造成严重影响。

2、采用已有专利技术也存在生产成本增加，生产以及维护过程复杂化等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供抑制热冲压过程氧化层脱落的热冲压成形用钢钢板及其生产方法，在不增加生产成本的前提下，改变热成形钢加热和冲压过程中氧化铁皮的生长方法，解决其加热和冲压过程中脱落问题，最终使冲压零件表面形成一层相对稳定、厚度较薄、结构致密的氧化层。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种抑制热冲压过程氧化层脱落的热冲压成形用钢钢板，所述的成分按重量百分比包括：C的含量为0.19~0.27，Si的含量至多为0.50，Mn的含量为1.00~1.50，Al的含量至少为0.010，N的含量至多为0.010，Ti的含量为0.01~0.055，Cr的含量至多为0.35，B的含量为0.0005~0.004；以及含量至多为0.50的Mo、W、Cu、Ni中的一种或多种；含量至多为0.10的Nb、Zr、V中的一种或多种，所述的钢板的表面粗糙度为1.1~2.0μm。

一种上述的热冲压成形钢钢板的方法，至少包括以下步骤：

a、按照以上描述的成分获得钢板原料；

b、粗糙度处理步骤；

c、获得热冲压成形钢。

其中，所述获得钢板原料的步骤a包括对原材料进行如下处理：

a1、铁水预处理步骤；

a2、转炉冶炼步骤；

a3、炉外精炼步骤；

a4、连铸步骤；

a5、热连轧步骤；

a6、卷取步骤。

其中，所述获得钢板原料的步骤b包括：

b11、酸洗步骤。

其中，所述步骤b11获得的酸洗板的厚度为1.2~2.0mm，表面粗糙度为1.1~2.0μm。

其中所述获得钢板原料的步骤b包括：

b21、使用高粗糙度轧辊酸轧步骤；

b22、退火步骤。

其中，在所述步骤b21，采用轧辊毛化的方式增加磨辊的粗糙度获得高粗糙度轧辊。

其中，所述步骤b21获得的酸轧钢板的厚度0.7~1.9mm，表面粗糙度为1.0~1.8μm。

其中，所述获得钢板原料的步骤b还可以包括：

b31、平整步骤。

其中，所述步骤b31获得的钢板的厚度0.7~1.8mm，表面粗糙度为1.0~2.0μm。

本发明的有益的技术效果在于：

1、本发明采用热连轧工艺获得冷轧原料，再采用高粗糙度轧辊进行处理，保证了最终产品的表面粗糙度；

2、控制形成的氧化铁皮厚度，提高氧化铁皮致密性，减少冲压过程的脱落。

附图说明

图1a为现有技术生产的热冲压成形钢钢板的表面结构示意图；

图1b为现有技术生产的热冲压成形钢钢板的表面氧化铁皮层生长示意图；

图2a为采用本发明的方法生产的热冲压成形钢钢板的表面结构示意图；

图2b为采用本发明的方法生产的热冲压成形钢钢板的表面氧化铁皮层生长示意图；

图3为本发明的第一种实施方式热冲压成形钢钢板的生产方法流程图。

图4为本发明的第二种实施方式热冲压成形钢钢板的生产方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种抑制热冲压过程氧化层脱落的热冲压成形用钢钢板，所述的成分按重量百分比包括：C的含量为0.19~0.27，Si的含量至多为0.50，Mn的含量为1.00~1.50，Al的含量至少为0.010，N的含量至多为0.010，Ti的含量为0.01~0.055，Cr的含量至多为0.35，B的含量为0.0005~0.004；以及含量至多为0.50的Mo、W、Cu、Ni中的一种或多种；含量至多为0.10的Nb、Zr、V中的一种或多种，所述的钢板的表面粗糙度为1.1~2.0μm。在本实施例中，也可以采用传统热成形钢22MnB5的化学成分比例设置成形钢的成分，参见表1。

表1化学成分wt/%

元素

C

Si

Mn

Als

N

Ti

Cr

B

成分

0.19~0.27

≤0.50

1.00~1.50

≥0.010

≤0.010

0.020~0.055

≤0.35

0.0005~0.004

本发明还给出一种生产抑制热冲压过程氧化层脱落的热冲压成形用钢钢板，参考图3所示，至少包括以下步骤：a、按照上述的成分比例获得钢板原料；b、粗糙度处理步骤；c、获得热冲压成形钢。其中所述获得钢板原料的步骤a包括对原材料进行如下处理：a1、铁水预处理步骤；a2、转炉冶炼步骤；a3、炉外精炼步骤；a4、连铸步骤；a5、热连轧步骤；a6、卷取步骤。在步骤a6中，卷取的温度在650~750°C范围之内，经过步骤a6后可以获得铁素体+珠光体为主的组织，将其作为冷轧原料进行后续步骤处理。

在本发明的第一实施例中，参考图3所示，所述获得钢板原料的步骤b包括：b21、使用高粗糙度轧辊酸轧步骤；b22、退火步骤；b31、平整步骤，本实施例中使用高粗糙度轧辊平整。其中该步骤31可根据参数需求在生产中作为选择性处理步骤。在上述的步骤b21和步骤b31中，可以采用轧辊毛化的方式增加磨辊的粗糙度获得高粗糙度轧辊，其中轧辊的毛化处理可采用喷丸、激光、电子束或者电火花的方式进行毛化处理，在本发明中，经过步骤b后，钢板的厚度范围为0.7~1.9mm，钢板的表面粗糙度控制在1.0~1.8μm。其中，所述步骤b21获得的酸轧钢板的厚度0.7~1.9mm，表面粗糙度为1.0~1.8μm，所述步骤b31获得的钢板的厚度0.7~1.8mm，表面粗糙度为1.0~2.0μm。

据图参考图2a以及图2b所示，采用本发明的第一实施例方法生产的热冲压钢钢板的表面粗糙度增加，微观表面为相对均匀的凸凹形貌，在热冲压过程中，氧化铁皮形成过程中沿着钢板表面呈一定角度生产，在微区范围内表现为自由生长形貌，但因为凸凹形貌控制，不同位向生长的氧化铁皮很快相互碰撞、挤压，生长受到抑制，从而保证了形成的氧化铁皮较薄，且致密性明显增加，实际形成的氧化铁皮厚度＜12μm。在冲压过程中，氧化铁皮也不会发生大面积脱落的现象，如图2b。

在本发明的方法中，热成形钢钢片冲压后还需后续喷丸处理步骤，相对减薄的氧化铁皮在喷丸过程中更易于去除。

本发明的生产方法中，在冷轧工序中增加轧辊粗糙度，以及平整的步骤中对轧辊进行特殊毛化处理，进而实现钢板的表面粗糙度的增加；采用冷连轧轧制后冷硬板表面粗糙度采用同样方式进行增加；另外，本发明的方法可以通过平整轧制速度、延伸率等，使得所得到的热冲压钢钢板的最终表面粗糙度为1.1~2.0μm。

在本发明的生产方法中，采用热连轧工艺获得冷轧原料，再采用高粗糙度轧辊进行处理，冷轧获得的板材(退火板材)，厚度0.7~1.8mm，使得表面粗糙度的技术实现1.1~2.0μm，控制形成的氧化铁皮厚度，提高氧化铁皮致密性，实现热冲压过程减少热冲压过程中氧化层脱落。

另外参考图4，为本发明生产所述抑制热冲压过程氧化层脱落的热冲压成形用钢钢板的方法的第二实施例，在本实施例中，步骤a与实施例1处理过程相同在此不再进行赘述，在本实施例中，步骤b的处理过程为：b11、酸洗步骤。其中，所述步骤b11获得的酸洗板的厚度为1.2~2.0mm，表面粗糙度为1.1~2.0μm。在本实施例中，酸洗的方法可以采用现有的方法实现，在此不再赘述。本酸洗步骤后获得的钢板，厚度1.2~2.0mm，表面粗糙度1.1~2.0μm，可作为冲压成形钢板，实现了再后续热冲压过程减少热冲压过程中氧化层脱落。另外在本实施例中，在b11的酸洗步骤之后也可以根据参数需求在生产中增加b31平整步骤，具体过程在此不再赘述。

在本发明中，以上是本发明的较佳实例，并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术是指对以上的实例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种抑制热冲压过程氧化层脱落的热冲压成形用钢钢板，其特征在于，

所述的成分按重量百分比包括：C的含量为0.19~0.27，Si的含量至多为0.50，Mn的含量为1.00~1.50，Al的含量至少为0.010，N的含量至多为0.010，Ti的含量为0.01~0.055，Cr的含量至多为0.35，B的含量为0.0005~0.004；以及含量至多为0.50的Mo、W、Cu、Ni中的一种或多种；含量至多为0.10的Nb、Zr、V中的一种或多种，所述的钢板的表面粗糙度为1.1~2.0μm。

2.一种生产权利要求1所述的热冲压成形钢钢板的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

a、按照权利要求1的成分获得钢板原料；

b、粗糙度处理步骤；

c、获得热冲压成形钢。

3.根据权利要求2所述的热冲压成形钢的生产方法，其特征在于，所述获得钢板原料的步骤a包括对原材料进行如下处理：

a1、铁水预处理步骤；

a2、转炉冶炼步骤；

a3、炉外精炼步骤；

a4、连铸步骤；

a5、热连轧步骤；

a6、卷取步骤。

4.根据权利要求2或3所述的热冲压成形钢的生产方法，其特征在于，所述获得钢板原料的步骤b包括：

b11、酸洗步骤。

5.根据权利要求4所述的热冲压成形钢的生产方法，其特征在于，所述步骤b11获得的酸洗板的厚度为1.2~2.0mm，表面粗糙度为1.1~2.0μm。

6.根据权利要求2或3所述的热冲压成形钢的生产方法，其特征在于，所述获得钢板原料的步骤b包括：

b21、使用高粗糙度轧辊酸轧步骤；

b22、退火步骤。

7.根据权利要求6所述的热冲压成形钢的生产方法，其特征在于，在所述步骤b21，采用轧辊毛化的方式增加磨辊的粗糙度获得高粗糙度轧辊。

8.根据权利要求6或7所述的热冲压成形钢的生产方法，其特征在于，所述步骤b21获得的酸轧钢板的厚度0.7~1.9mm，表面粗糙度为1.0~1.8μm。

9.根据权利要求4或5或6或7所述的热冲压成形钢的生产方法，其特征在于，所述获得钢板原料的步骤b还可以包括：

b31、平整步骤。

10.根据权利要求2所述的热冲压成形钢的生产方法，其特征在于，所述步骤b31获得的钢板的厚度0.7~1.8mm，表面粗糙度为1.0~2.0μm。