CN106811692B - 一种淬火用高强易成型冷轧钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淬火用高强易成型冷轧钢板及其制造方法，钢板化学成分重量百分比为：C：0.18％～0.22％、Si：0.030％～0.130％、Mn：1.15％～1.30％、P：≤0.020％、S：≤0.020％、Als：0.010％～0.050％、B：0.0006％～0.0012％，余量为Fe及不可避免的杂质。制造方法包括：连铸控制目标钢水过热度≤30℃，铸坯拉速≤1.3m/min；热连轧加热段温度1230～1270℃，精轧开轧温度1060～1100℃，终轧温度860～900℃，得到显微组织为铁素体加珠光体的热轧板卷，板厚为3.5～5.0mm；冷轧后罩式退火温度600～700℃，升温时间2.5～3.0小时；700℃保温3.0～3.5小时；700～670℃，降温时间2.0～2.5小时；670℃保温2.5～3.0小时；随炉冷却。本发明钢板抗拉强度430～550MPa，延伸率≥26％，硬度≤80HRB，显示了较好的易冲压和成型性能。

Description

一种淬火用高强易成型冷轧钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种淬火用高强易成型冷轧钢板及其制造方法，属钢铁冶金及压力加工技术领域。

背景技术

随着汽车与家电行业的发展，各种元器件的生产和需求量不断增大的同时，用户对钢材的性能提出了更高的要求。作为支撑件、结构件及零部件除了要具有适当的抗拉强度、硬度及特殊的表面结构外，在成型加工过程中还要求强度不能太高，易于冲压、成型，同时在成型后通过适当的淬火或渗碳等热处理工艺，器件就具有很高的表面硬度和强度。而随着行业专业化发展的趋势，各种支撑件、结构件及零部件已转化为专业生产、专门供货，形成了对该钢种需求不断增加的趋势。目前所供应的钢材如果考虑其可冲压性能，则其本身强度和硬度较低，成型后的零件没有足够的强度；而如果考虑成型后的强度，则在钢材初期冲压成型时就比较困难。例如申请号为CN200680049193.3的一种由于具有精微且均匀的碳化物分布而具有高易成型性、且具有良好的最终热处理特性的碳钢板及其制备方法，该发明采用高碳低锰的设计方案，平均碳含量0.35％，同时硅含量也对钢材强度和硬度具有增强的作用，因此该钢板由于强度过高而造成冲压困难，并且由于锰含量偏低导致其在焊接性能和延伸性能差；申请号为CN200910273211.1的一种高强度易成型输电铁塔用耐大气腐蚀钢及其制备方法，采用的低碳低硅的成分设计方案，但其平均碳含量为0.04％，使其成型后的无法进行真正意义的强化淬火工艺，强度和硬度过低；申请号为CN201310173944.4的一种易成型高强中厚钢板的生产方法，成分设计上采用硅锰强化方案，强度在900MPa左右，根本无法进行冲压成型。

因此，在汽车及家电的结构件与元器件制造领域急需一种冲压加工时强度较低、易于成型加工，同时在成型后通过淬火等热处理工艺具有较高强度和硬度的专用钢材。

发明内容

本发明的目的是提供一种淬火用高强度易成型冷轧钢板及其制造方法。该钢板具有优良的冲压、成型性能，并且成型后的工件通过适当的淬火处理就具有较高的表面硬度和强度。

本发明涉及一种淬火用的高强成型用冷轧钢板化学成分(按重量百分比计)为：C：0.18％～0.22％、Si：0.030％～0.130％、Mn：1.15％～1.30％、P：≤0.020％、S：≤0.020％、Als：0.010％～0.050％、B：0.0006％～0.0012％，余量为Fe及不可避免的杂质。钢板基体淬火前的组织为铁素体+珠光体，淬火后的组织为马氏体+铁素体。

各元素作用如下：

C：是钢材的主要强化元素，作为低碳钢要达到理想的淬火效果，组织中获得足够多的马氏体，碳含量不能过低，但碳含量过高，又会使其强度和硬度增大，降低其延展性，影响其冲压和成型性能。因此，综合考虑两方面性能，本发明的C含量控制范围为0.18％～0.22％(wt)，优选0.19％～0.21％(wt)。

Si：作为还原剂和脱氧剂，同时Si在钢中具有较强的固溶能力，还可显著增加钢材的强度与硬度，提高钢材的淬火硬度，但Si含量增加也增加钢材的脆性，影响其延伸率。因此，本发明采用低硅方案，Si的控制范围为0.030～0.130％(wt)。

Mn：其主要作用是固溶强化并扩大奥氏体相区，Mn作为扩大γ相区的元素，会降低A3、A1临界点，因此，Mn不但能够提高钢材强度，同时还可以增强钢材韧性和延展性，提高钢材的成型性能。本发明的Mn的控制范围1.15％～1.30％(wt)，优选1.20％～1.26％(wt)。

S≤0.020％，钢中的杂质元素，越少越好。

P≤0.020％，钢中的杂质，越少越好。

Als 0.01％～0.05％，对奥氏体形态的影响与Si相似，也是作为非碳化物形成元素，促进C向奥氏体富集并抑制渗碳体的析出。

B：硼是提高钢材淬透性的主要元素，能够净化晶界，但加入量过多或过少都会影响淬透性，因此在本发明中其控制范围为0.0006％～0.0012％(wt)，优选0.0008％～0.0010％(wt)。

下面是本发明的制造方法如下：

制造的工艺路线为：铁水预处理–转炉冶炼–精炼处理–连铸–热连轧–层流冷却–冷轧酸轧–罩式退火–平整机组-重卷机组(或横切机组)–成品包装。

1.连铸：控制目标钢水过热度≤30℃，铸坯拉速≤1.3m/min，拉速应稳定，铸坯边部要求清理、修边。钢水过热度直接影响钢坯质量，过热度太低易引入杂质、过高将导致偏析，还可能引起拉漏事故发生，因此，本发明钢水过热度控制≤30℃，优选20±5℃；拉速与过热度相匹配，核心是控制拉速的稳定，否则易导致夹杂和尺寸波动。

2.热连轧：加热炉加热段温度1230～1270℃，精轧开轧温度1060～1100℃，终轧温度860～900℃，避免两相区轧制。得到显微组织为铁素体加珠光体的热轧板卷，板厚为3.5～5.0mm。

加热段温度选择1230～1270℃是为了防止钢坯过热、过烧；精轧温度选择1060～1100℃主要是降低机组负荷，终轧温度选择Ar3以上可以促进组织均匀细化，减少带状组织。

3.冷轧后罩式退火：冷轧板厚为1.5～3.0mm，退火温度600～700℃，升温时间A→B为2.5～3.0小时；700℃保温B→C为3.0～3.5小时；700～670℃，降温时间C→D为2.0～2.5小时；670℃保温D→E为2.5～3.0小时；随炉冷却E→F。具体退火工艺曲线见附图1。目的有二：一是使珠光体内片状渗碳体部分溶解，形成颗粒化或球化，并均匀分布于铁素体中，降低组织强度，利于冲压成型；二是减少由于冷轧产生的加工应力，降低材料硬度，为下一步冲压成型做准备。

最后经用户冲压后，进行渗碳和淬火处理，具体参数可根据用户要求的工件强度与硬度确定淬火温度和降温速度。

本发明有以下特点和有益效果：

本发明的目的在于提供一种淬火用高强易成型冷轧钢板。该钢板在冲压时强度较低，适合冲压，成型后通过适当的淬火处理工艺，器件就具有很高表面硬度和强度，这种钢板是制作家电等元器件的专用钢材。本发明成分设计上以普通低碳钢为基础，通过加入少量锰合金提高钢板强度及延伸率，同时为了增加淬透性加入微量硼元素，制造成本低廉，适用性广，其抗拉强度430～550MPa之间，延伸率≥26％，硬度≤80HRB，显示了较好的易冲压和成型性能。

附图说明

图1为本发明的罩式退火曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行进一步说明。冷轧及罩式退火后样板进行淬火和回火处理，并分别检测退火后及淬火后的钢板硬度值，检测的结果显示两个硬度存在明显的变化，退火后硬度较小，易于冲压成型加工，成型后淬火硬度已经超出HRB的测量范围，HRC平均达到20以上，较好的解决了器件强度和支撑问题。表1-表3分别是实施例的成分表、制造工艺表和性能表。

表1成分表

表2工艺参数表

表3性能表

注：表中退火及淬火和回火工艺条件取相同条件，便于对测试样板的相关机械性能进行比较，实际操作中可以对参数进行微调，以获得不同的产品性能。

Claims (2)

1.一种淬火用高强易成型冷轧钢板，其特征在于钢板化学成分重量百分比为：C：0.18％～0.22％、Si：0.030％～0.130％、Mn：1.15％～1.30％、P：≤0.020％、S：≤0.020％、Als：0.010％～0.050％、B：0.0006％～0.0012％，余量为Fe及不可避免的杂质，钢板的制造方法包括以下步骤：

(1)连铸：控制目标钢水过热度≤30℃，铸坯拉速≤1.3m/min；

(2)热连轧：加热炉加热段温度1230～1270℃，精轧开轧温度1060～1100℃，终轧温度860～900℃，得到显微组织为铁素体加珠光体的热轧板卷，板厚为3.5～5.0mm；

(3)冷轧后罩式退火：退火温度600～700℃，升温时间2.5～3.0小时；700℃保温3.0～3.5小时；700～670℃，降温时间2.0～2.5小时；670℃保温2.5～3.0小时；随炉冷却。

2.根据权利要求1所述一种淬火用高强易成型冷轧钢板，其特征在于钢板化学成分重量百分比为：C：0.19％～0.21％、Mn：1.20％～1.26％、B：0.0008％～0.0010％。