CN108929946B - 超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法 - Google Patents

超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法，属于钢铁生产技术领域。本发明为了解决现有评价超低碳烘烤硬化钢耐时效性方法的缺陷，提供了一种超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法，包括：将超低碳烘烤硬化钢在100±5℃下时效1小时，测试其屈服延伸Ae2，得到⊿Ae2＝时效后Ae2‑时效前Ae；当⊿Ae2≦1.0％时，表明超低碳烘烤硬化钢具有好的耐时效性。本发明方法操作简单，对设备要求低，并能快速、准确、高效评价超低碳烘烤硬化钢耐时效性。

Description

超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法
技术领域
本发明属于钢铁生产技术领域，具体涉及一种超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法。
背景技术
汽车外板用钢板由于对成形及抗凹陷性能的要求，通过采用超低碳烘烤硬化钢，如180BH、180BD+Z等牌号产品。但为了保证其烘烤硬化性能，超低碳钢中仍保留一部分C、N等间隙原子未被Ti等原子固定，而是通过平整过程中引入的位错将其钉扎而固定。但是，随着存放时间的延长，间隙原子将脱离位错而重新成为自由原子，从而造成钢板出现屈服延伸，导致强度上升，延伸率下降，从而影响成形性能，严重时会出现拉伸应变痕、成形开裂。因此，针对超低碳烘烤硬化钢，一般只保证出厂3个月内不出现拉伸应变痕，需要用户尽早使用。在实际中，由于运输、仓储、剪配、过程等待等因素的影响，用户实际使用超低碳烘烤硬化钢时可能超过3个月，从而出现有些钢卷出现拉伸应变痕(时效现象)，而另外的钢卷有可能不会出现拉伸应变痕，造成废品、返工等不良损失，也给用户对超低碳钢使用带来了负面影响。
当前，对耐时效性评价还没有准确的评价方法，如CN104561789B公布的时效指数评价方法为烘烤前预变形8.0％，采用100℃加速时效30min，得到时效指数AI低于20MPa的超低碳烘烤硬化钢；CN103998638B公布的时效指数AI评价方法为以轧制方向作为拉伸方向的方式裁取拉伸试验片，赋予7.5％预应变，再进行100℃加速时效30min时效处理后的屈服应力减去7.5％预应变后的应力得到的值，通过成分及工艺控制，得到AI低于10MPa的耐时效钢板；CN103540728B提供的人工加速模拟自然时效工艺为：加热温度150～200℃，保温时间为0.5～5h，冷却速度控制在≤1℃/s，其评价依据为自然时效与加速时效下屈服强度、抗拉强度、延伸率的变化。在低碳钢和超低碳烘烤硬化钢中，通常采用时效指数来评价(其方法为7.5％预拉伸变形后，进行100℃加速时效1h，其屈服强度增加量作为AI值)，一般认为AI≤30MPa具有较好的耐时效性，但实际时效指数的高低(加速时效下)与自然时效特性无明显的对应关系，因此，对耐时效性的评价还不具备科学的方法。
为解决以上问题，本发明者对180MPa级冷轧超低碳烘烤硬化钢进行了自然时效和加速时效对比研究，提出了一种超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法(加速时效评价方法)，其评价结果与自然时效特性具有良好的对应关系。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种快速、准确、高效评价超低碳烘烤硬化钢耐时效性的方法，以更好的为大生产服务，加快生产和供货，有利于超低碳烘烤硬化钢生产企业和用户判断其自然条件下存放时间，从而及时使用超低碳钢烘烤硬化钢，减少用户使用疑虑和不必要的质量损失。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法，其包括以下步骤：
A、自然时效：将超低碳烘烤硬化钢在自然时效1个月、5个月和7个月后，测试其屈服强度及屈服延伸Ae1，得到时效指数AI1＝时效后屈服强度-时效前屈服强度，⊿Ae1＝时效后Ae1-时效前Ae，通过对不同自然时效时间超低碳烘烤硬化钢的使用效果与AI1、⊿Ae1的分析，得出自然时效7个月后，当⊿Ae1≦0.20％时，表明超低碳烘烤硬化钢具有好的耐时效性；
B、加速时效：将超低碳烘烤硬化钢在100±5℃下时效1小时，测试其屈服强度和屈服延伸Ae2，得到时效指数AI2＝时效后屈服强度-时效前屈服强度，⊿Ae2＝时效后Ae2-时效前Ae；
C、将自然时效评价结果带入加速时效评价结果中，得出超低碳烘烤硬化钢在100±5℃下时效1小时，当⊿Ae2≦1.0％时，表明超低碳烘烤硬化钢具有好的耐时效性。
进一步的，超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法，其包括以下步骤：将超低碳烘烤硬化钢在100±5℃下时效1小时，测试其屈服延伸Ae2，得到⊿Ae2＝时效后Ae2-时效前Ae；当⊿Ae2≦1.0％时，表明超低碳烘烤硬化钢具有好的耐时效性。
其中，上述所述的超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法中，所述超低碳烘烤硬化钢的成分以质量百分比计为：0.0015～0.0025％C，0.04～0.06％Si，0.35～0.45％Mn，0.045～0.060％P，S≤0.008％，0.007～0.014％Ti，0.025～0.060％Al，N≤0.0030％，铁及不可避免的杂质。
其中，上述所述的超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法中，所述超低碳烘烤硬化钢180MPa级冷轧超低碳烘烤硬化钢，屈服延伸为0％；优选的，所述超低碳烘烤硬化钢的初始屈服强度为180～240MPa。
其中，上述所述的超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法中，所述超低碳烘烤硬化钢的退火温度为810～830℃。
本发明的有益效果是：
本发明通过将自然时效和加速时效的评价结果相比较分析，确定了超低碳烘烤硬化钢直接在100±5℃下时效1小时，采用⊿Ae2≦1.0％为判据评价其耐时效性，并且该评价结果与自然时效评价结果非常吻合，能够更好的为大生产服务，加快生产和供货，有利于超低碳烘烤硬化钢生产企业和用户判断其自然条件下存放时间，从而及时使用超低碳钢烘烤硬化钢，减少用户使用疑虑和不必要的质量损失；本发明方法操作简单，对设备要求低，并能快速、准确、高效评价超低碳烘烤硬化钢耐时效性。
具体实施方式
超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法，包括以下步骤：
A、自然时效：将超低碳烘烤硬化钢在自然时效1个月、5个月和7个月后，测试其屈服强度及屈服延伸Ae1，得到时效指数AI1＝时效后屈服强度-时效前屈服强度，⊿Ae1＝时效后Ae1-时效前Ae，通过对不同自然时效时间超低碳烘烤硬化钢的使用效果与AI1、⊿Ae1的分析，得出自然时效7个月后，当⊿Ae1≦0.20％时，表明超低碳烘烤硬化钢具有好的耐时效性；
B、加速时效：将超低碳烘烤硬化钢在100±5℃下时效1小时，测试其屈服强度和屈服延伸Ae2，得到时效指数AI2＝时效后屈服强度-时效前屈服强度，⊿Ae2＝时效后Ae2-时效前Ae；
C、将自然时效评价结果带入加速时效评价结果中，得出超低碳烘烤硬化钢在100±5℃下时效1小时，当⊿Ae2≦1.0％时，表明超低碳烘烤硬化钢具有好的耐时效性。
本发明发明人在前期试验中，在超低碳烘烤硬化钢成品样中按卷取样(随机取10个卷)，并在取下的样板中距边部1/4位置处按A50试样加工要求取样进行自然时效和加速时效评价试验：
1、自然时效
将超低碳烘烤硬化钢在自然时效(室温下)1个月、5个月和7个月后进行力学性能测试，测试其屈服强度及屈服延伸Ae1，得到时效指数AI1＝屈服强度(时效后)-屈服强度(时效前)，⊿Ae1＝Ae1(时效后)-Ae(时效前)，通过不同自然时效时间后钢的实际使用效果，与AI1、⊿Ae1进行比较分析，反推出7个月后⊿Ae1≦0.20％的试样不出现拉伸应变痕，即耐时效性好。
2、加速时效
1)本发明方法：将超低碳烘烤硬化钢直接放入100±5℃恒温烘烤箱中等温1小时，再进行拉伸测试，测出其屈服强度和屈服延伸Ae2，从而得到时效指数AI2＝屈服强度(时效后)-屈服强度(时效前)，⊿Ae＝Ae2(时效后)-Ae(时效前)；
2)传统方法：对超低碳烘烤硬化钢进行7.5％预拉伸变形，其对应的拉伸应力为Rt7.5，然后将试样放入100℃恒温烘烤箱中等温1小时，再进行拉伸测试，测出其屈服强度和屈服延伸Ae3，从而得到时效指数AI3＝屈服强度(时效后)-Rt7.5，⊿Ae3＝Ae3(时效后)-Ae(时效前)；传统方法的评价标准为：AI3≤30MPa时，具有好的耐时效性；
3、将自然时效评价结果放入加速时效评价结果中，从而提出加速时效评价方法及评价判据；
4、通过比较法分析，提出超低碳烘烤硬化钢成品直接在100±5℃下时效1小时，采用⊿Ae2≦1.0％为判据判断其耐时效性，其结果与自然时效评价结果吻合。
通过上述对自然时效、传统加速时效和本发明加速时效的对比分析，确保了超低碳烘烤硬化钢在100±5℃下时效1小时与自然时效评价其耐时效性的结果准确性，因此，在生产中，可将超低碳烘烤硬化钢直接在100±5℃下时效1小时，测试其屈服延伸Ae2，得到⊿Ae2＝时效后Ae2-时效前Ae；当⊿Ae2≦1.0％时，表明超低碳烘烤硬化钢具有好的耐时效性。
本发明方法特别适用于评价屈服延伸为0％的180MPa超低碳烘烤硬化钢的耐时效性，其成分以质量百分比计为：0.0015～0.0025％C，0.04～0.06％Si，0.35～0.45％Mn，0.045～0.060％P，S≤0.008％，0.007～0.014％Ti，0.025～0.060％Al，N≤0.0030％，铁及不可避免的杂质；其初始屈服强度优选为180～240MPa。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
实施例中取样方式：在超低碳烘烤硬化钢成品样中按卷取样(随机取10个卷)，并在取下的样板中距边部1/4位置处按A50试样加工要求取样进行自然时效和加速时效评价试验。
实施例1
所取超低碳烘烤钢成分(质量百分比)为0.0022％C，0.05％Si，0.37％Mn，0.049％P，0.005％S，0.012％Ti，0.033％Al，0.0024％N；退火温度为818℃，平整延伸率为1.2％，成品屈服强度、屈服延伸分别为220MPa和0％；
30℃自然时效1个月、5个月、7个月后测试其屈服强度和屈服延伸，得到时效指数AI、⊿Ae，结果见表1；7.5％预应变+100℃×1h加速时效、100℃×1h加速时效两种不同处理方式后的屈服强度和屈服延伸见表2所示；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为-4MPa和0.28％，耐时效性差；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为57MPa和3.99％，100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为47MPa和2.0％，耐时效性差。
实施例2
方法同实施例1，不同的是退火温度为820℃，成品屈服强度和屈服延伸分别为218MPa和0％；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为-10MPa和0.27％，耐时效性差；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为74MPa和2.7％，100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为23MPa和1.2％，耐时效性差。
实施例3
方法同实施例1，不同的是退火温度为820℃，成品屈服强度和屈服延伸分别为219MPa和0％；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为9MPa和0.15％，耐时效性好；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为66MPa和2.99％，耐时效性差；100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为7MPa和0.88％，耐时效性好。
实施例4
方法同实施例1，不同的是退火温度为821℃，成品屈服强度和屈服延伸分别为219MPa和0％；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为26MPa和1.79％，耐时效性差；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为74MPa和3.98％，耐时效性差；100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为22MPa和2.0％，耐时效性差。
实施例5
方法同实施例1，不同的是所取超低碳烘烤钢成分(质量百分比)为0.0023％C，0.05％Si，0.39％Mn，0.051％P，0.005％S，0.011％Ti，0.031％Al，0.0024％N；退火温度为820℃，平整延伸率为1.2％，成品屈服强度、屈服延伸分别为220MPa和0％；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为-14MPa和0.17％，耐时效性好；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为72MPa和3.78％，耐时效性差；100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为6MPa和0.81％，耐时效性好。
实施例6
方法同实施例5，不同的是退火温度821℃，成品屈服强度和屈服延伸分别为219MPa和0％；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为-20MPa和0.14％，耐时效性好；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为71MPa和3.53％，耐时效性差；100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为-6MPa和0.32％，耐时效性好。
实施例7
方法同实施例5，不同的是退火温度823℃，成品屈服强度和屈服延伸分别为206MPa和0％；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为11MPa和0％，耐时效性好；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为56MPa和1.64％，耐时效性差；100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为4MPa和0％，耐时效性好。
实施例8
方法同实施例5，不同的是退火温度为822℃，成品屈服强度和屈服延伸分别为208MPa和0％；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为31MPa和0.15％，耐时效性好；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为62MPa和3.33％，耐时效性差；100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为-9MPa和0.14％，耐时效性好。
实施例9
方法同实施例1，不同的是退火温度为819℃，成品屈服强度和屈服延伸分别为217MPa和0％；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为3MPa和0.98％，耐时效性差；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为70MPa和3.28％，耐时效性差；100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为7MPa和1.28％，耐时效性差。
实施例10
方法同实施例1，不同的是退火温度为820℃，成品屈服强度和屈服延伸分别为216MPa和0％；
自然时效7个月后的AI和⊿Ae分别为-13MPa和0.79％，耐时效性差；7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为72MPa和3.4％，耐时效性差；100℃×1h加速时效后的AI和⊿Ae分别为36MPa和2.0％，耐时效性差。
从以上实施例来看，采用7.5％预应变+100℃×1h加速时效后的AI≦30MPa的判据与实际自然时效对应性较差；而采用100℃×1h加速时效后的⊿Ae≦1.0％与自然时效具有很好的吻合度，并且采用100℃×1h加速时效中，通过计算AI值，与与自然时效相比较，结果表明采用AI方法不能准确断定是否出现时效问题。
表1实施例自然时效下的耐时效性评价
Figure BDA0001724431820000061
Figure BDA0001724431820000071
表2实施例加速时效下的耐时效性评价
Figure BDA0001724431820000072

Claims (3)

1.超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、自然时效：将超低碳烘烤硬化钢在自然时效1个月、5个月和7个月后，测试其屈服强度及屈服延伸Ae1，得到时效指数AI1＝时效后屈服强度-时效前屈服强度，⊿Ae1＝时效后Ae1-时效前Ae，通过对不同自然时效时间超低碳烘烤硬化钢的使用效果与AI1、⊿Ae1的分析，得出自然时效7个月后，当⊿Ae1≦0.20％时，表明超低碳烘烤硬化钢具有好的耐时效性；
B、加速时效：将超低碳烘烤硬化钢在100±5℃下时效1小时，测试其屈服强度和屈服延伸Ae2，得到时效指数AI2＝时效后屈服强度-时效前屈服强度，⊿Ae2＝时效后Ae2-时效前Ae；
C、将自然时效评价结果带入加速时效评价结果中，得出超低碳烘烤硬化钢在100±5℃下时效1小时，当⊿Ae2≦1.0％时，表明超低碳烘烤硬化钢具有好的耐时效性；
所述超低碳烘烤硬化钢的成分以质量百分比计为：0.0015～0.0025％C，0.04～0.06％Si，0.35～0.45％Mn，0.045～0.060％P，S≤0.008％，0.007～0.014％Ti，0.025～0.060％Al，N≤0.0030％，铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法，其特征在于：所述超低碳烘烤硬化钢180MPa级冷轧超低碳烘烤硬化钢，其屈服延伸为0％。
3.根据权利要求1所述的超低碳烘烤硬化钢耐时效性评价方法，其特征在于：所述超低碳烘烤硬化钢的退火温度为810～830℃。
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