CN108441759A - 一种540MPa级热轧酸洗钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种540MPa级热轧酸洗钢板及其制造方法，所述热轧酸洗钢板的化学成分按质量百分比计为：C 0.15％～0.25％、Si 0.01％～0.06％、Mn 0.80％～1.30％、Al 0.01％～0.06％，以及0.015％～0.050％的Nb和/或0.30％～0.40％的Cr，并限制P＜0.010％、S＜0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质；热轧酸洗钢板的最终组织按体积百分比计为铁素体55％～65％、珠光体30％～40％及贝氏体5％～15％。本发明在C‑Mn系钢化学成分基础上进行成分优化，并对轧制、冷却及酸洗过程工艺参数控制，最终获得屈服强度440MPa以上，抗拉强度540MPa级以上，纵向延伸率A≥26％的热轧酸洗钢板。

Description

一种540MPa级热轧酸洗钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种适用于制造汽车零部件的540MPa级热轧酸洗钢板及其制造方法。

背景技术

近年来，随着汽车行业的发展，汽车制造商对钢铁材料个性化要求日益提高。热轧酸洗钢板是以优质的热轧钢板为原料，经酸洗机组去除氧化铁皮后，表面质量和使用性能介于热轧钢板和冷轧钢板之间的中间产品，是部分热轧钢板和冷轧钢板的理想的替代产品。在钢铁市场行情严峻的情况下，热轧酸洗钢板与热轧钢板相比具有表面质量好的优点，与冷轧钢板相比，在保证表面质量和使用性能的前提下，使用户有效的降低采购成本，是钢铁企业盈利能力较强的品种之一。

专利号为CN 104862583 A的中国专利公开了“一种400MPa级汽车结构用酸洗板及其制造方法”，利用普通C-Mn成分体系设计和轧制温度控制，生产出热轧酸洗板。但其所生产钢板的抗拉强度最高为439MPa，不符合高强成形汽车零件的要求。

专利号为105543682 A的中国专利公开了“一种汽车结构用热轧酸洗板”，在低碳钢中加入一定量的锰、铌，通过碳、锰元素的固溶强化及铌元素的细晶强化来提高强度，生产出热轧酸洗板。但其生产钢板的抗拉强度最高为496MPa，不符合高强成形汽车零件的要求。

专利号为CN 102011054 A的中国专利公开了“一种热轧酸洗板及其低钛强化生产工艺”，通过低碳低锰低钛成分设计和轧制温度控制，生产表面质量好、加工性能优越的热轧酸洗板。但其所生产钢板的抗拉强度最高为370MPa，不能满足高强成形汽车零件的要求。

专利号为CN 102409223 A的中国专利公开了“一种低屈强比热轧酸洗板及其生产方法”，利用普通C-Mn成分体系，通过对各元素对屈服强度及抗拉强度的模拟计算，给出合适的元素含量配比，生产出的热轧酸洗板。但其所生产钢板的抗拉强度最高为475MPa，不符合高强成形汽车零件的要求。

发明内容

本发明提供了一种540MPa级热轧酸洗钢板及其制造方法，在C-Mn系钢化学成分基础上进行成分优化，以及对轧制、冷却及酸洗过程工艺参数的控制，获得屈服强度440MPa以上、抗拉强度540MPa级以上，纵向延伸率A≥26％的热轧酸洗钢板。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种540MPa级热轧酸洗钢板，所述热轧酸洗钢板的化学成分按质量百分比计为：C0.15％～0.25％、Si 0.01％～0.06％、Mn 0.80％～1.30％、Al 0.01％～0.06％，以及0.015％～0.050％的Nb和/或0.30％～0.40％的Cr，并限制P＜0.010％、S＜0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述热轧酸洗钢板的最终组织由铁素体、珠光体及少量贝氏体构成，其组织组成按体积百分比计为铁素体55％～65％、珠光体30％～40％及贝氏体5％～15％，屈服强度＞440MPa，抗拉强度＞540MPa，纵向延伸率＞26％。

所述540MPa级热轧酸洗钢板的生产方法，包括如下步骤：

(1)加热：将100～230mm厚的连铸板坯在步进式加热炉中加热到1160～1200℃,并保温3～4小时；

(2)轧制：采用控制轧制工艺，再结晶区轧制温度小于1060℃，中间坯厚度为35～50mm，未再结晶区终轧温度为820～900℃，成品厚度为2.4～4.5mm；

(3)冷却：终轧后采用前段快速连续层流冷却，冷却速率为30～50℃/s；

(4)卷取：卷取温度为500～600℃；

(5)酸洗：采用盐酸进行通卷连续清洗钢板氧化铁皮，拉矫延伸率范围为0.5％～1.5％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)在化学成分中加入Nb，提高了再结晶终止温度，使终轧温度可以在较高的温度下进行，降低了轧机的负荷；

2)在化学成分中加入Cr，可阻碍铁素体和珠光体形成，显著提高钢的淬透性，从而有利于贝氏体组织的形成，并细化组织，起到强化效果；

3)加热过程中采用适当的加热温度和合适的保温时间，能够使板坯中合金元素完全固溶、板坯成分均匀，并起到控制原始奥氏体晶粒尺寸及节约能源的作用；

4)轧制过程中采用较高的再结晶区轧制温度和较大的压下量，使原始奥氏体晶粒得到细化；未再结晶区阶段采用较低的温度和较大的变形有利于奥氏体向铁素体转变；

5)轧后采用前段快速连续冷却工艺，连续的层流冷却工艺使铁素体晶粒大量快速的析出，在抑制铁素体晶粒长大的同时，还使铁素体的含量得到了保证，从而使得铁素体晶粒细化；避免了钢板中带状组织的产生；

6)卷取时温度过高会导致钢板强度不足，过低会使延伸率降低，在本发明所述温度范围内，可以保证钢板卷取后第二相粒子的充分析出，同时塑性良好；

7)所生产的热轧酸洗钢板在540MPa高的抗拉强度下具有较高的延伸率，能够满足高强成形汽车零件的要求。

具体实施方式

本发明是一种540MPa级热轧酸洗钢板，所述热轧酸洗钢板的化学成分按质量百分比计为：C 0.15％～0.25％、Si 0.01％～0.06％、Mn 0.80％～1.30％、Al 0.01％～0.06％，以及0.015％～0.050％的Nb和/或0.30％～0.40％的Cr，并限制P＜0.010％、S＜0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述热轧酸洗钢板的最终组织由铁素体、珠光体及少量贝氏体构成，其组织组成按体积百分比计为铁素体55％～65％、珠光体30％～40％及贝氏体5％～15％，屈服强度＞440MPa，抗拉强度＞540MPa，纵向延伸率＞26％。

本发明所述一种540MPa级热轧酸洗钢板中主要化学成分的作用为：

C：碳是钢中最主要的固溶强化元素，是钢材强度的保证；考虑到焊接性、成形性等，碳含量不能过高，而碳含量太低则达不到固溶强化的作用，本发明中碳的最优范围为0.15％～0.25％。

Si：硅是固溶强化元素，可以贡献钢板的强度；然而，钢中过高的硅会给热轧表面质量带来麻烦，同时影响后续的酸洗钢板表面质量；本发明中硅的含量为0.01％～0.06％。

Mn：锰能够起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用；但锰含量过高，在推迟珠光体转变的同时，也推迟铁素体的析出，反之组织中易出现珠光体；因此，本发明选定锰含量为0.80～1.30％；

Al：铝可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用；本发明中铝的范围为0.01％～0.06％。

P：磷可以提高α相的形成温度，扩大形成α相的温度范围；但磷含量过多，会使钢板的加工性恶化，为了得到较高的延伸率，本发明将其上限定为0.010％。

S：硫通过形成MnS等硫化物夹杂，成为裂纹的起点而使加工性能恶化，因此含量越少越好，将其上限定为0.005％。

Nb：固溶状态的铌能够抑制热变形过程中静态和动态再结晶，提高再结晶终止温度，增大了连轧过程中后部分机架的应变累积，促进奥氏体向铁素体的转变，使铁素体晶粒得到细化。铌与碳和氮结合形成微小的碳氮化物钉扎晶界，延迟再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，并有明显沉淀强化效果。但铌含量过高会对铁素体相变产生不利影响，因此本发明中铌含量范围为0.015％～0.050％。

Cr：铬是碳化物形成元素，可推迟珠光体转变；其含量大于0.25％时可阻碍铁素体和珠光体形成，显著提高钢的淬透性，从而有利于贝氏体组织的形成，并细化组织，起到强化效果。铬含量过高，会使材料的加工、成型性变差。因此本发明中铬含量为0.30％～0.40％。

所述540MPa级热轧酸洗钢板的生产方法，包括如下步骤：

(1)加热：将100～230mm厚的连铸板坯在步进式加热炉中加热到1160～1200℃,并保温3～4小时，该过程能够使板坯中合金元素完全固溶、板坯成分均匀，并有利于控制原始奥氏体晶粒的尺寸；

(2)轧制：采用控制轧制工艺，再结晶区轧制温度小于1060℃，中间坯厚度为35～50mm，未再结晶区终轧温度为820～900℃，成品厚度为2.4～4.5mm；该过程能够使原始奥氏体晶粒得到细化，并有利于奥氏体向铁素体转变；

(3)冷却：终轧后采用前段快速连续层流冷却，冷却速率为30～50℃/s；该过程能够使铁素体晶粒大量快速的析出，在抑制铁素体晶粒长大的同时，还能够保证铁素体的含量，并使铁素体晶粒进一步细化；

(4)卷取：卷取温度为500～600℃；该过程能够保证钢板卷取后第二相粒子的充分析出，提高钢板的塑性；

(5)酸洗：采用盐酸进行通卷连续清洗钢板氧化铁皮，拉矫延伸率范围为0.5％～1.5％，该过程能够保证酸洗后钢板的性能。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例中，生产热轧酸洗钢板的具体过程为：将厚度为100～230mm的连铸坯加热到1160～1200℃，保温3～4小时后，采用控制轧制工艺，再结晶区轧制温度小于1060℃，中间坯厚度为35～50mm，未再结晶区终轧温度为820～900℃，终轧后采用前段连续冷却，冷却速率为30～50℃/s，卷取温度为500～600℃，成品厚度为2.4～4.5mm。热轧后采用连续自动酸洗生产线进行盐酸清洗钢板氧化铁皮，拉矫延伸率范围为0.5％～1.5％。

实施例1-6所生产热轧酸洗钢板的化学成分、温度制度及钢板的性能、显微组织分别如表1-4所示。

表1热轧酸洗钢板的化学成分(wt，％)

表2热轧温度制度及酸洗拉矫制度

表3热轧酸洗钢板的力学性能参数

表4热轧酸洗钢板的显微组织(体积百分比)

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种540MPa级热轧酸洗钢板，其特征在于，所述热轧酸洗钢板的化学成分按质量百分比计为：C 0.15％～0.25％、Si 0.01％～0.06％、Mn 0.80％～1.30％、Al 0.01％～0.06％，以及0.015％～0.050％的Nb和/或0.30％～0.40％的Cr，并限制P＜0.010％、S＜0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种540MPa级热轧酸洗钢板，其特征在于，所述热轧酸洗钢板的最终组织由铁素体、珠光体及少量贝氏体构成，其组织组成按体积百分比计为铁素体55％～65％、珠光体30％～40％及贝氏体5％～15％，屈服强度＞440MPa，抗拉强度＞540MPa，纵向延伸率＞26％。

3.如权利要求1或2所述一种540MPa级热轧酸洗钢板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)加热：将100～230mm厚的连铸板坯在步进式加热炉中加热到1160～1200℃,并保温3～4小时；

(2)轧制：采用控制轧制工艺，再结晶区轧制温度小于1060℃，中间坯厚度为35～50mm，未再结晶区终轧温度为820～900℃，成品厚度为2.4～4.5mm；

(3)冷却：终轧后采用前段快速连续层流冷却，冷却速率为30～50℃/s；

(4)卷取：卷取温度为500～600℃；

(5)酸洗：采用盐酸进行通卷连续清洗钢板氧化铁皮，拉矫延伸率范围为0.5％～1.5％。