CN107641685B - 一种高强度钢板的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度钢板的热处理方法，通过对高强度钢板热处理方法中连续退火、镀锌、熔炼、热轧等步骤的优化和钢板合金成分的调整，使合金的晶体结构发生变化，强化织构和再结晶组织的细化，从而显著提高了钢板的机械性能。对连续退火各工艺段的参数进行精细控制，并在镀锌步骤加入纳米增强相，优化镀液成分，使钢板表面性能得到进一步改善。
Description
技术领域
本发明涉及钢板加工领域，具体的说，是涉及一种高强度钢板的热处理方法。
背景技术
高强度钢板是现代汽车工业中不可或缺的一类材料。目前，汽车用高强度钢板的研究主要集中在显微组织、力学性能以及轧制、热处理及焊接的工艺优化。例如，高强度钢板焊接接头的显微组织与性能，轧制工艺对CSP线热轧高强度钢板的显微组织特征影响规律和先进短流程—深加工的新型技术等，均是目前高强度钢板的研究热点。但是，随着汽车轻量化进程的加速，高强度钢板必须对其成分、加工工艺进行调整，以适应汽车市场对轻量化构件的需求，获得相对比重较小、耐腐蚀性能较好的钢板，以有效促进汽车轻量化。合金元素的加入是改善金属材料性能的有效途径，不同的研发企业均对高强度钢板中添加了不同含量的合金元素，用来研究各种元素对高强度汽车板拉伸性能和热疲劳性能的影响，对高强度钢板的合金元素含量进行优化设计。
目前，高强度钢板有待解决的技术问题，除了具有更好的性能，更低的生产成本，钢种的个性及特殊用途化之外，尤其应当关注的重点在于优化生产工艺使钢板进一步细晶化、组织控制精细化、低成本化，进一步提高板材的成型性能，提高强度和减重节能，优化表面处理以消除缺陷并提高防腐能力、涂漆性和外观等，在保证性能和工艺水平不变的情况下能够获得更耐久的使用寿命。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度钢板的热处理方法，所述热处理方法能够获得晶粒细化且具有高强度和优异表面性能的高强度钢板。具体如下：
一种高强度钢板的热处理方法，其特征在于，所述高强度钢板的屈服强度为1300～1500MPa，抗拉强度为1600～1800 MPa；所述热处理方法包括连续退火和镀锌步骤；其中，所述连续退火时依次进行的工艺段包括：加热一段、均热段、缓冷段、加热二段、保温段、快冷段和过时效段；
所述各工艺段控制参数包括：加热一段750～850℃，加热速度10～15℃/s；均热段800～900℃，均热时间300～500s；缓冷段出口温度450～550℃，缓冷段冷却速度为5～10℃/s；加热二段650～750℃，加热速度10～15℃/s；保温段700～800℃，保温时间200～400s；快冷段出口温度100～200℃，快冷段冷却速度50～100℃/s；过时效段350～400℃；
所述镀锌时，阴极电流密度为5～10A/dm，温度为30～50℃，搅拌速度为200～400r/min，镀液中含有ZnO 10～15g/L，NaOH 100～120g/L，以及纳米SiC颗粒作为增强相。
所述高强度钢板按重量百分比计，其元素成分包括：C≤0.005%，Si:0.20～0.35％，Mn:0.20～0.35％，Al:1.40～1.60％，Cr:0.10～0.50％，Ce:0.05～0.10％，P≤0.010％，S≤0.010％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，所述高强度钢板按重量百分比计，其元素成分还包括：Ti: 0.10～0.50％和/或Zr: 0.10～0.50％和/或V:0.10～0.50％和/或Nb:0.10～0.50％，
优选地，所述热处理之前进行的热轧过程中，先将钢坯加热到1200～1250℃保温1h，热轧开轧温度为1150℃，经6道次轧制后厚度为5mm，终轧温度为900℃以上，在700℃以上卷曲，然后酸洗。
优选地，所述热轧之前进行的冶炼过程中，先将铁水经过预脱硫、预脱磷、预脱碳预处理，在转炉冶炼中配合RH真空处理。
优选地，所述纳米SiC颗粒的平均粒径约为50nm。
本发明的优点是：通过对高强度钢板热处理方法中连续退火、镀锌、熔炼、热轧等步骤的优化和钢板合金成分的调整，使合金的晶体结构发生变化，强化织构和再结晶组织的细化，从而显著提高了钢板的机械性能。对连续退火各工艺段的参数进行精细控制，并在镀锌步骤加入纳米增强相，优化镀液成分，使钢板表面性能得到进一步改善。
具体实施方式
热处理工艺对钢板的微观组织有着重要影响。薄板材中{111}退火织构越强，{100}织构越弱，钢板的冲压成形性能越好。当冷轧压下率大于70%时，冷轧γ纤维织构所占比例达到最大值。由于不同退火方式处理后的形变储存能的不同，对织构的影响也有差别。快速升温退火时，再结晶晶粒直接在变形带上形核，取向与变形基体一致，再结晶形核长大方式为亚晶合并形核。慢速升温退火时，再结晶晶粒形核发在冷轧纤维组织晶界处，取向与变形基体不一定一致，再结晶形核长大方式为晶界弓出形核。
在元素组成方面，在高强度钢板中添加适量的合金元素，有助于改善汽车板的拉伸性能和疲劳性能。例如，加入合金元素Ti、Zr、V、Nb等，与不添加上述元素相比，能够使高强度钢板的抗拉强度增大10%~16%、屈服强度增大20~30%，而断后伸长率基本保持不变。在连续退火工艺下，在添加微量稀土元素后，将对钢板的微观组织产生明显影响，组织转变的速度和行为被抑制，材料软化行为被推迟，这主要是由于钢中稀土元素会在晶界处存在，阻碍位错的移动和晶界的迁移，进而抑制再结晶形核和核的长大过程，同时稀土元素能提升再结晶形核激活能，因此其快速进行的亚晶形核过程被抑制，再结晶行为被推迟。
下面结合实施例和对比例对本发明进一步详细说明。
实施例1：
一种高强度钢板的热处理方法，其特征在于，所述高强度钢板的屈服强度为1300MPa，抗拉强度为1600MPa；所述热处理方法包括连续退火和镀锌步骤。其中，所述连续退火时依次进行的工艺段包括：加热一段、均热段、缓冷段、加热二段、保温段、快冷段和过时效段。所述各工艺段控制参数包括：加热一段750℃，加热速度10℃/s；均热段800℃，均热时间300s；缓冷段出口温度450℃，缓冷段冷却速度为5℃/s；加热二段650℃，加热速度10℃/s；保温段700℃，保温时间200s；快冷段出口温度100℃，快冷段冷却速度50℃/s；过时效段350℃。所述镀锌时，阴极电流密度为5A/dm，温度为30℃，搅拌速度为200r/min，镀液中含有ZnO 10g/L，NaOH 100g/L，以及纳米SiC颗粒作为增强相。所述高强度钢板按重量百分比计，其元素成分包括：C:0.005%，Si:0.20％，Mn:0.20％，Al:1.40％，Cr:0.10％，Ce:0.05％，P≤0.010％，S≤0.010％，Ti: 0.10％，Zr: 0.10％，V:0.10％，Nb:0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质。所述热处理之前进行的热轧过程中，先将钢坯加热到1200℃保温1h，热轧开轧温度为1150℃，经6道次轧制后厚度为5mm，终轧温度为900℃，在700℃卷曲，然后酸洗。所述热轧之前进行的冶炼过程中，先将铁水经过预脱硫、预脱磷、预脱碳预处理，在转炉冶炼中配合RH真空处理。所述纳米SiC颗粒的平均粒径约为50nm。
实施例2：
一种高强度钢板的热处理方法，其特征在于，所述高强度钢板的屈服强度为1400MPa，抗拉强度为1700 MPa。所述热处理方法包括连续退火和镀锌步骤；其中，所述连续退火时依次进行的工艺段包括：加热一段、均热段、缓冷段、加热二段、保温段、快冷段和过时效段。所述各工艺段控制参数包括：加热一段850℃，加热速度15℃/s；均热段900℃，均热时间500s；缓冷段出口温度550℃，缓冷段冷却速度为10℃/s；加热二段750℃，加热速度15℃/s；保温段800℃，保温时间400s；快冷段出口温度200℃，快冷段冷却速度100℃/s；过时效段400℃。所述镀锌时，阴极电流密度为10A/dm，温度为50℃，搅拌速度为400r/min，镀液中含有ZnO 15g/L，NaOH 120g/L，以及纳米SiC颗粒作为增强相。所述高强度钢板按重量百分比计，其元素成分包括：C:0.003%，Si: 0.35％，Mn: 0.35％，Al: 1.60％，Cr: 0.50％，Ce: 0.10％，P≤0.010％，S≤0.010％，Ti: 0.50％，余量为Fe及不可避免的杂质。所述热处理之前进行的热轧过程中，先将钢坯加热到1250℃保温1h，热轧开轧温度为1150℃，经6道次轧制后厚度为5mm，终轧温度为920℃，在720℃卷曲，然后酸洗。所述热轧之前进行的冶炼过程中，先将铁水经过预脱硫、预脱磷、预脱碳预处理，在转炉冶炼中配合RH真空处理。所述纳米SiC颗粒的平均粒径约为50nm。
实施例3：
一种高强度钢板的热处理方法，其特征在于，所述高强度钢板的屈服强度为1500MPa，抗拉强度为1800 MPa；所述热处理方法包括连续退火和镀锌步骤。其中，所述连续退火时依次进行的工艺段包括：加热一段、均热段、缓冷段、加热二段、保温段、快冷段和过时效段。所述各工艺段控制参数包括：加热一段800℃，加热速度12℃/s；均热段850℃，均热时间400s；缓冷段出口温度500℃，缓冷段冷却速度为8℃/s；加热二段700℃，加热速度12℃/s；保温段750℃，保温时间300s；快冷段出口温度150℃，快冷段冷却速度80℃/s；过时效段380℃。所述镀锌时，阴极电流密度为8A/dm，温度为40℃，搅拌速度为300r/min，镀液中含有ZnO 12g/L，NaOH 110g/L，以及纳米SiC颗粒作为增强相。所述高强度钢板按重量百分比计，其元素成分包括：C:0.004%，Si:0.30％，Mn:0.30％，Al:1.50％，Cr:0.30％，Ce:0.10％，P≤0.010％，S≤0.010％，Ti: 0.50％，V:0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质。所述热处理之前进行的热轧过程中，先将钢坯加热到1250℃保温1h，热轧开轧温度为1150℃，经6道次轧制后厚度为5mm，终轧温度为900℃以上，在700℃以上卷曲，然后酸洗。所述热轧之前进行的冶炼过程中，先将铁水经过预脱硫、预脱磷、预脱碳预处理，在转炉冶炼中配合RH真空处理。所述纳米SiC颗粒的平均粒径约为50nm。
对比例1
将与本发明技术方案相同组成成分的钢板，进行与本发明连续退火和镀锌工艺不同的热处理时，现有技术中的热处理方式所得到的钢板无法获得本发明所具有的强度技术效果和表面耐蚀性，存在再结晶晶粒尺寸粗大、洁净度不足、生产成本较高等缺陷，且其最大屈服强度和抗拉强度也无法达到本发明的效果。
对比例2
将不同于本发明的元素成分作为原料，特别是稀土元素或Ti、Zr、V、Nb等含量比例改变时，导致再结晶晶粒粗大，所得到的钢板成品的屈服强度仅为900MPa，抗拉强度仅为1000MPa。
由实施例1-3和对比例1-2可以看出，本发明通过对高强度钢板热处理方法中连续退火、镀锌、熔炼、热轧等步骤的优化和钢板合金成分的调整，使合金的晶体结构发生变化，强化织构和再结晶组织的细化，从而显著提高了钢板的机械性能。对连续退火各工艺段的参数进行精细控制，并在镀锌步骤加入纳米增强相，优化镀液成分，使钢板表面性能得到进一步改善。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种高强度钢板的热处理方法，其特征在于，所述高强度钢板的屈服强度为1300～1500MPa，抗拉强度为1600～1800 MPa；所述热处理方法包括连续退火和镀锌步骤；其中，所述连续退火时依次进行的工艺段包括：加热一段、均热段、缓冷段、加热二段、保温段、快冷段和过时效段；
所述各工艺段控制参数包括：加热一段750～850℃，加热速度10～15℃/s；均热段800～900℃，均热时间300～500s；缓冷段出口温度450～550℃，缓冷段冷却速度为5～10℃/s；加热二段650～750℃，加热速度10～15℃/s；保温段700～800℃，保温时间200～400s；快冷段出口温度100～200℃，快冷段冷却速度50～100℃/s；过时效段350～400℃；
所述镀锌时，阴极电流密度为5～10A/dm，温度为30～50℃，搅拌速度为200～400r/min，镀液中含有ZnO 10～15g/L，NaOH 100～120g/L，以及纳米SiC颗粒作为增强相；
所述高强度钢板按重量百分比计，其元素成分包括：C≤0.005%，Si:0.20～0.35％，Mn:0.20～0.35％，Al:1.40～1.60％，Cr:0.10～0.50％，Ce:0.05～0.10％，P≤0.010％，S≤0.010％，余量为Fe及不可避免的杂质；
所述热处理之前进行的热轧过程中，先将钢坯加热到1200～1250℃保温1h，热轧开轧温度为1150℃，经6道次轧制后厚度为5mm，终轧温度为900℃以上，在700℃以上卷曲，然后酸洗。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：所述高强度钢板按重量百分比计，其元素成分还包括：Ti: 0.10～0.50％和/或Zr: 0.10～0.50％和/或V:0.10～0.50％和/或Nb:0.10～0.50％。
3.根据权利要求1或2所述的热处理方法，其特征在于：所述热轧之前进行的冶炼过程中，先将铁水经过预脱硫、预脱磷、预脱碳预处理，在转炉冶炼中配合RH真空处理。
4.根据权利要求3所述的热处理方法，其特征在于：所述纳米SiC颗粒的平均粒径为50nm。
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| CN103703157A (zh) * | 2011-07-29 | 2014-04-02 | 新日铁住金株式会社 | 形状保持性优异的高强度钢板、高强度镀锌钢板及它们的制造方法 |
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