CN106319363B - 一种超低碳含铜汽车用高强冷轧钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低碳含铜汽车用高强冷轧钢板及其制造方法，钢中的化学成分按重量百分比计为：C：0.004％～0.006％、N：0.001％～0.003％、Si：0.2％～1.0％、Mn：0.2％～1.0％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als：0.02％～0.04％，Cu：1.2％～2.4％，余量为Fe和不可避免的杂质。连铸坯厚度控制在350mm以下；热轧加热温度为980～1050℃，保温30～60min，开轧温度为950～1000℃，终轧温度为820～880℃，卷取温度为500～550℃；冷轧压下率不低于65％；退火加热温度为890～920℃，保温20～40min，以不低于20℃/s速度冷至室温，然后在550～680℃时效30～60min。该冷轧钢板生产成本低，并具有优良的耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车用高强度冷轧钢板及其制造方法，特别涉及一种超低碳含铜汽车用高强度冷轧钢板及其热处理方法。
背景技术
随着环境保护日益受到重视，汽车行业面临越来越严峻的技术和成本竞争。作为汽车行业主要的材料供应商的钢铁生产企业，也面临着同样的问题。提供环境友好、性能优良、成本低廉的钢铁产品是各钢铁企业共同的追求。为了保证一定的耐蚀性能，冷轧板热镀锌是目前广泛采用的方式。但是热镀锌对环境有不利的影响，在发达国家甚至在国内的一些城市也受到了限制。以上海为例，从2013年开始，就不再审批新的热镀锌线。因此，能否从钢种成分设计着手，设计出具有一定的耐蚀性、性能优良且成本经济的冷轧钢板，无疑具有广阔的市场前景。铜，作为析出强化和提高耐蚀性元素很早就被使用。但铜由于熔点较低，容易在热轧过程产生“热脆”，而不得不在成分中加入昂贵的镍元素，以抵消铜的不利作用。钢中加入1％铜的同时要加入差不多等量甚至更高的镍，致使钢的成本大幅提高，缺乏市场竞争力。该发明采用含铜无镍的设计方案并配合一定的轧制工艺，不仅规避了铜在热轧过程中的危害，还在保证钢力学性能的同时，提高了钢的耐蚀性，在一定范围内具备了替代镀锌板的条件，并具有更低的成本。
尹桂全等人的“含铜钢的时效硬化”(《钢铁研究学报》2004年8月16卷第4期)研究了铜的时效强化作用，钢中铜含量为1.19％，但钢中同时添加了0.85％的镍；刘锟等人的“低镍/铜比钢中铜的富集行为”(《金属热处理》,2012年5月第37卷第5期)，研究了降低铜的危害的方法，但在钢中仍然加入了一定量的镍；李闯等人的“组织对含铜钢中析出行为的影响”(《材料科学与工艺》，2011年8月第19卷第4期)，研究是热轧板，含铜量为1.95％，但加入了2％的镍。
上述文献中的含铜钢中都无一例外地加入了昂贵的镍、铌、钼元素或者其中一种，增加了钢的成本，与本专利的成分设计有着本质的区别。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无镍复合加入、低成本低廉、耐蚀性能优良的超低碳含铜汽车用高强冷轧钢板及其制造方法。
本发明以超低C、低Si、Mn成分为基础，添加1.2％～2.4％的Cu，采用普低温热轧+普通冷轧+退火+时效的工艺，开发出抗拉强度在450～650MPa、延伸率不低于30％的冷轧汽车用钢板。其组织为多边形铁素体。铁素体中有起强化作用的大量铜的析出相。本发明中钢的化学成分(质量百分数)为：C：0.004％～0.006％、N：0.001％～0.003％、Si：0.2％～1.0％、Mn：0.2％～1.0％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als：0.02％～0.04％，Cu：1.2％～2.4％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明中高氮高强汽车用钢的成分设计说明：
C：为保证钢显微组织中无碳化物相及充分避开包晶反应，同时不恶化钢板的成形性和焊接性能，采取较低的碳含量。因为钢中没有加入Nb、Ti等强碳化物形成元素，为降低对塑性不利的间隙原子含量，必须选择超低碳设计。但碳还有开启奥氏体相区、固溶强化、促进奥氏体再结晶的有益作用。因此，将C控制在0.004％～0.006％。
Si：在钢中硅是有效的固溶强化元素，根据强度需要进行添加。另外，Si防止碳化物生成。但若其量超过1.0％则会恶化钢板的成形性、焊接性和塑性，因此，选在0.2％～1.0％之间。
Mn：能细化晶粒并降低Ar3，扩大奥氏体相区，推迟珠光体转变，抑制铁素体的生成，同时锰也有固溶强化的作用，但过高的锰则使钢材难于加工。锰容易偏析并造成混晶，故选在0.2％～1.0％之间。
Als：若小于0.02％，会导致钢中氧含量增加，大于0.04％容易导致连铸水口堵塞。Al也能有效降低固溶N的含量，一定程度细化晶粒。因此将Als的含量控制在0.02％～0.04％。
N：作为隙间原子，可以扩大奥氏体相区，与C相比有更好的固溶强化效果，但会降低钢的塑性。因此将N控制在0.001％～0.003％。
P、S是钢中不可避免的杂质，恶化了钢板的成形性，因此在冶炼能力允许的条件下，将P控制在≤0.015％、S控制在≤0.015％。
Cu：作为本发明钢中最重要的合金元素，不仅具有开启奥氏体相区的作用，同时具有固溶强化、析出强化的作用。另外，铜还能显著提高钢的耐蚀性。由于铜在铁素体中也有较高的溶解度，因此为保证析出强化铜的含量不能太低；过高的铜含量容易造成轧制缺陷。因此本发明中将铜含量选择在1.2％～2.4％。
本发明超低碳含铜汽车用钢的生产方法及实施具体实施步骤如下：
(1)冶炼：按设计成分冶炼，无特殊要求；连铸坯厚度要控制在350mm以下；
(2)热轧：980～1050℃保温30～60min，开轧温度950～1000℃，终轧温度820～880℃，500～550℃卷取；
(3)冷轧：压下率不低于65％；
(4)退火：加热温度890～920℃，保温20～40min，以不低于20℃/s速度冷至室温。然后根据强度级别在550～680℃时效30～60min。
本发明可以获得如下有益效果：
(1)不用添加Nb、Ti、Mo等贵重金属，仅加入铜从而降低冶炼成本和冶炼难度；
(2)采用较低的轧制温度和较短的均热时间，节省燃气成本；
(3)由于Cu含量较高，其耐蚀性远远优于普通高强汽车用钢；
(4)该钢板阻尼性能也远优于其它同级别钢种。
附图说明
图1典型退火工艺曲线图；
图2含铜钢的金相组织；
图3含铜钢析出相。
具体实施方式
本发明超低碳含铜汽车用高强冷轧钢板的化学成分为：C：0.004％～0.006％、N：0.001％～0.003％、Si：0.2％～1.0％、Mn：0.2％～1.0％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als：0.02％～0.04％，Cu：1.2％～2.4％，余量为Fe和不可避免的杂质。连铸坯厚度控制在350mm以下；热轧加热温度为980～1050℃，保温30～60min，开轧温度为950～1000℃，终轧温度为820～880℃，卷取温度为500～550℃；冷轧压下率不低于65％；退火加热温度为890～920℃，保温20～40min，以不低于20℃/s速度冷至室温，然后在550～680℃时效30～60min。
以下实施例用于具体说明本发明内容，体现获得的效果。这些实施例仅为本发明内容的一般描述，并不对本发明内容进行限制。表1为本发明实施例的具体钢种成分。表2为本发明实施例工艺参数。表3为实施例钢板的力学性能指标。表4为实施例钢板的耐蚀性能。
表1 发明钢的熔炼成分 (mass％)
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | Cu | Als | N |
| 1 | 0.004 | 0.21 | 0.55 | 0.008 | 0.005 | 1.30 | 0.030 | 0.002 |
| 2 | 0.006 | 0.46 | 0.36 | 0.007 | 0.003 | 1.33 | 0.028 | 0.001 |
| 3 | 0.004 | 1.00 | 1.00 | 0.008 | 0.003 | 1.80 | 0.036 | 0.003 |
| 4 | 0.006 | 0.80 | 0.80 | 0.009 | 0.004 | 1.80 | 0.031 | 0.002 |
| 5 | 0.005 | 0.80 | 0.80 | 0.006 | 0.003 | 2.40 | 0.038 | 0.002 |
表2 实施例工艺参数
表3 实施例钢板的力学性能
| 实施例 | ReL/MPa | Rm/MPa | A50/％ | n值(平均) |
| 1 | 240 | 520 | 38 | 0.21 |
| 2 | 230 | 490 | 39 | 0.20 |
| 3 | 260 | 570 | 35 | 0.22 |
| 4 | 270 | 550 | 36 | 0.22 |
| 5 | 320 | 650 | 32 | 0.24 |
表4 实施例钢板的耐蚀性能对比 (mm/年)
通过本发明得到的钢板，抗拉强度达到490MPa以上，延伸率不低于30％且耐蚀性能优良。
Claims (1)
1.一种超低碳含铜高强冷轧钢板的制造方法，包括冶炼、热轧、冷轧和热处理，其特征在于，
钢中的化学成分按重量百分比计为：C：0.004％～0.006％、N：0.001％～0.003％、Si：0.2％～1.0％、Mn：0.2％～1.0％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als：0.02％～0.04％，Cu：1.8％～2.4％，余量为Fe和不可避免的杂质；
连铸坯厚度控制在350mm以下；热轧加热温度为980～1050℃，保温30～60min，开轧温度为950～1000℃，终轧温度为820～880℃，卷取温度为500～550℃；冷轧压下率不低于65％；退火加热温度为890～920℃，保温20～40min，以不低于20℃/s速度冷至室温，然后在550～680℃时效30～60min。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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