CN108611568A

CN108611568A - 抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN108611568A
Application number: CN201611137737.3A
Authority: CN
Inventors: 胡恒法; 王运起
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-10-02

Abstract

本发明公开了抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板及其制造方法，解决现有汽车结构件用400MPa级一般结构钢的扩孔性能低、制造工艺复杂、制造成本高的技术问题。本发明提供的抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板，其化学成分重量百分比为：C:0.05～0.08％，Si：0.15～0.25％，Mn:0.4～0.6％，P≤0.025％，S≤0.015％，Al:0.015～0.05％,余量为铁和不可避免夹杂。本发明热轧钢板具有良好的扩孔性能、成型性能和冷加工性能，可用于汽车结构零部件制作。

Description

抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一般结构钢，特别涉及一种热轧钢板，具体而言，涉及一种抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板及其制造方法，属于铁基合金技术领域。

背景技术

一般结构钢因其制造成本低廉而得到广泛使用，但其缺点是扩孔能力较差，限制了其进一步在汽车领域使用，而用于汽车领域的结构钢为了满足其复杂的变形要求，往往需要添加各种贵合金，且生产工艺复杂，造成生产成本提高。

公开号为CN101353757A中国专利文件公开了抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板及其制造方法，其化学成分C：0.01-0.06％、Si：0-0.6％、Mn：0.8-1.3％、P≤0.035％、S≤0.010％、Al：0.025-0.060％、N≤0.0060％、Nb：0-0.25％、其余是Fe和不可避免的杂质。

公开号为CN103194675A中国专利文件公开了低碳热轧全铁素体基超高强超高扩孔率钢及其制备方法，其化学成分：C：0.01～0.1％、Si：0.01～0.2％、Mn：0.1～2％、P≤0.01％、S≤0.01％、N≤0.01％、Ti：0.01～0.2％、Mo：0.01～0.2％。最终性能满足抗拉强度在700-800MPa，延伸率在19％-24％(A50标距)，扩孔率在100％以上。

公开号为CN104357743A中国专利文件公开了一种扩孔率≥90％的热轧带钢及生产方法，其化学成分：C：0.030～0.05％、Si：0.005～0.20％、Mn：0.20～0.60％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、N：≤0.006％、Als：0.030～0.080％、Ti:0.05～0.15％、B：0.0005～0.002％，其余为Fe和不可避免的杂质；金相组织为95％～100％的铁素体，抗拉强度≥580MPa，延伸率≥25％，扩孔率≥90％。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板及其制造方法，解决现有汽车结构件用400MPa级一般结构钢的扩孔性能低、制造工艺复杂、制造成本高的技术问题；本发明热轧钢板的合金成本低，生产过程中热轧设备能耗低。

本发明采用的技术方案是：一种抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板，其化学成分重量百分比为：C:0.05～0.08％，Si：0.15～0.25％，Mn:0.4～0.6％，P≤0.025％，S≤0.015％，Al:0.015～0.05％,余量为铁和不可避免夹杂。

本发明抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板的金相组织为细晶铁素体+游离渗碳体，组织晶粒度为9级，2～6mm厚热轧钢板的下屈服强度R_eL≥300MPa，抗拉强度R_m≥400MPa，断后伸长率A_50mm≥30％，扩孔性能λ≥115％。

本发明热轧钢板具有良好的扩孔性能、成型性能和冷加工性能；可用于汽车结构零部件制作，满足汽车零部件成型加工中高扩孔性能、高延伸率的加工要求。

本发明所述的抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：

碳：C是钢中有效的强化元素，可以溶入基体中起到固溶强化的作用，且能够形成细小的碳化物析出粒子，起到析出强化的作用。提高碳含量，对提高强度有利，但是过高的碳含量会在钢中形成较多粗大脆性的碳化物颗粒，对塑性和韧性不利，碳含量过高还会在钢板中心偏析带，对弯曲性能成型性不利。同时过高的碳含量增加焊接碳当量，不利于焊接加工，本发明设定的C含量为0.05％～0.08％。

硅：硅固溶在钢板基体中有明显的强化效果，但是硅含量过高对钢板塑性和韧性不利，同时硅含量过高会在热轧板表面形成严重的难以去除的Fe₂O₃，影响产品外观及后续表面处理，本发明限定Si含量为0.15～0.25％。

锰：锰在本发明中一方面可以起到固溶强化的作用，同时能扩大γ区，降低γ→α转变温度，细化铁素体晶粒，但Mn含量高，会相应增加钢的成本，同时会形成带状偏析组织降低成型性能，也会增加碳当量，不利于焊接。本发明限定Mn含量为0.4～0.6％。

硫和磷：硫在钢中形成硫化物夹杂，使其延展性和韧性降低。钢轧制时，由于MnS夹杂随着轧制方向延伸，使钢的各向异性加重，严重时导致钢板分层，严重影响钢板的冷成型性。同时含硫量高对钢的焊接性不利。磷高增加钢的冷脆性，使钢的脆性转变温度上升，使钢的冲击韧性显著下降。但考虑到实际工艺控制能力，本发明限定S≤0.015％，P≤0.025％。

铝：Al是有效脱氧元素之一，而且可形成氮化物来细化晶粒。本发明限定的Al含量为0.015～0.050％。

一种抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板的制造方法，该方法包括：

钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水成分的重量百分比为：C:0.05～0.08％，Si：0.15～0.25％，Mn:0.4～0.6％，P≤0.025％，S≤0.015％，Al:0.015～0.05％,余量为铁和不可避免夹杂；

连铸板坯于1180℃～1220℃加热后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1010～1050℃，粗轧控制中间坯厚度为38mm～42mm；粗轧结束后经过热卷箱将中间坯卷取后再展开进行精轧,精轧为6道次连轧，在奥氏体未再结晶区间轧制，精轧结束温度为800℃～840℃，精轧压下率≥85％；精轧后，钢板成品厚度为2～6mm，层流冷却采用前段冷却，卷取温度为460℃～500℃卷取得到成品钢板。

本发明采取的热轧工艺制度的理由如下：

1、连铸板坯加热温度的设定

连铸板坯加热温度首先必须保证合金元素充分固溶，但是如果加热温度过高则会使原始奥氏体晶粒粗大，使钢的组织粗大，不利于成型性能，并且要消耗过多的能源。本发明设定的连铸板坯加热温度为1180℃～1220℃。

2、粗轧结束温度设定

粗轧轧制过程控制在奥氏体再结晶温度以上轧制，确保奥氏体经过反复变形和再结晶，得到均匀细小的奥氏体晶粒。因此本发明设定粗轧结束温度为1010℃～1050℃。

3、精轧结束温度和中间坯厚度设定

本发明精轧结束温度设定的目的是通过在奥氏体临界温度(Ar₃)附近结束轧制变形厚规格热轧钢板中获得超细晶粒组织，必须要保证在较低温度(Ar₃附近)实施大变形量。通过奥氏体未再结晶区较低的温度范围内进行轧制，得到内部有变形带的扁平状奥氏体晶粒，增加晶界面积，增加相变形核核心，在随后的层流冷却过程中转变成细小的铁素体晶粒，发挥细晶强化的作用。因此终轧温度过高，则无法发挥细晶强化作用，终轧温度过低，一方面增加轧机负荷，另一方面则会进入两相区轧制导致混晶的发生。因此本发明设定精轧结束温度为800℃～840℃，中间坯厚度是保证精轧有足够的压下率，但是过大的中间坯厚度会增加精轧设备的负荷，并且影响轧制速度，降低生产效率本发明设定中间坯厚度为38mm～42mm。

4、热轧卷取温度的设定

变形后快的冷却速度可以抑制铁素体晶粒长大，同时低的卷取温度还能够消除元素偏析形成的带状组织，提高厚规格热轧钢板的冷弯成型性能。本发明设定热轧卷取温度为460℃～500℃。

采用本发明方法生产得到的抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板的金相组织为细晶铁素体+游离渗碳体，组织晶粒度为9级，2～6mm厚热轧钢板的下屈服强度R_eL≥300MPa，抗拉强度R_m≥400MPa，断后伸长率A_50mm≥30％，扩孔性能λ≥115％。

本发明热轧钢板采用了控制热轧温度和控制冷却温度的工艺进行生产，用一般层流冷却工艺就可以实现，制造工艺简单，易于生产。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明通过合适的成分设计和热轧工艺设计，得到了一种抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板，具有高延伸率、高扩孔性能，断后伸长率A_50mm≥30％，扩孔性能λ≥115％；下屈服强度R_eL≥300MPa，抗拉强度R_m≥400MPa，能够应用于既对强度有要求，成型复杂，又对扩孔和翻边性能要求高的汽车结构件制造。2、本发明热轧轧制工艺通过在未再结晶区的轧制变形与820℃附近的低温终轧使奥氏体晶粒扁平化，增加晶界面积，增加相变形核核心；另一方面通过480℃附近的低温卷取抑制铁素体晶粒长大，充分细化微观组织，金相组织为细晶铁素体+游离渗碳体，晶粒度为9级，没有珠光体组织，获得的热轧钢板具有低成本、高扩孔性能、高延伸率。

附图说明

图1是本发明实施例1热轧钢板的金相组织照片。

具体实施方式

下面结合实施例1～4对本发明做进一步说明。

表1为本发明实施例钢的化学成分(按重量百分比计)，余量为Fe及不可避免杂质。

表1本发明实施例钢的化学成分，单位：重量百分比。

元素	C	Si	Mn	P	S	Al
							本发明	0.05-0.08	0.15-0.25	0.4-0.6	≤0.025	≤0.015	0.015-0.05
实施例1	0.056	0.16	0.46	0.011	0.006	0.044
							实施例2	0.065	0.18	0.56	0.011	0.007	0.043
实施例3	0.074	0.24	0.54	0.017	0.009	0.044
							实施例4	0.078	0.21	0.59	0.014	0.005	0.040

按照本发明材料成分设计的要求，采用铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，吹Ar站(或LF炉)保证底吹Ar，连铸全程吹Ar保护浇铸，浇铸成连铸板坯。

连铸板坯经加热炉再加热后，在连续热连轧轧机上轧制，工艺控制参数见表2，先通过粗轧轧机进行粗轧轧制，粗轧控制中间坯厚度为38mm～42mm，经热卷箱将中间坯卷取后再展开进行精轧,精轧连轧机组控制轧制后，进行控制快速冷却，然后进行卷取，生产出合格热轧板卷，钢板成品厚度为2～6mm。

表2本发明实施例热轧工艺控制参数

利用上述方法得到的本发明得到的一种抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板，参见附图1，热轧钢板的金相组织为细晶铁素体+游离渗碳体，组织晶粒度为9级。

将本发明得到的热轧钢板按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验，按照《GB/T 24524-2009金属材料薄板和薄带扩孔试验方法》进行扩孔试验，其力学性能见表3。

本发明得到的热轧钢板具有具有高延伸率、高扩孔性能，其2～6mm厚热轧钢板的的下屈服强度R_eL≥300MPa，抗拉强度R_m≥400MPa，断后伸长率A_50mm≥30％，扩孔性能λ≥115％。

表3本发明实施例热轧钢板的力学性能

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板，其化学成分的重量百分比为：C:0.05～0.08％，Si：0.15～0.25％，Mn:0.4～0.6％，P≤0.025％，S≤0.015％，Al:0.015～0.05％,余量为铁和不可避免夹杂；热轧钢板的金相组织为细晶铁素体+游离渗碳体，组织晶粒度为9级。

2.如权利要求1所述的抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板，其特征是，2～6mm厚热轧钢板的下屈服强度R_eL≥300MPa，抗拉强度R_m≥400MPa，断后伸长率A_50mm≥30％，扩孔性能λ≥115％。

3.一种抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板的制造方法，其特征是，该方法包括：钢水经连铸得到连铸板坯，所述钢水成分的重量百分比为：C:0.05～0.08％，Si：0.15～0.25％，Mn:0.4～0.6％，P≤0.025％，S≤0.015％，Al:0.015～0.05％,余量为铁和不可避免夹杂；连铸板坯于1180℃～1220℃加热后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1010～1050℃，粗轧控制中间坯厚度为38mm～42mm；粗轧结束后经过热卷箱将中间坯卷取后再展开进行精轧,精轧为6道次连轧，在奥氏体未再结晶区间轧制，精轧结束温度为800℃～840℃，精轧压下率≥85％；精轧后，层流冷却采用前段冷却，卷取温度为460℃～500℃卷取得到成品钢板。

4.如权利要求3所述的抗拉强度400MPa级高扩孔热轧钢板的制造方法，其特征是，精轧后，控制钢板成品厚度为2～6mm。