CN1089811C - 钢制热轧带材及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及厚度不超过5mm，由高强度钢制成的热轧钢带，所述钢带含有0.08-0.25%碳，1.20-2.0%锰和0.02-0.05%铝，并且其具有一种主要为马氏体的显微组织。
Description
本发明涉及最大厚度为5mm，由高强钢制成的热轧带材，以及一种生产这种带材的方法。热轧带材指的是热轧钢带。
根据本领域目前的状态，所生产的热轧带材仅有约800MPa的强度。这些带材是热机械轧制的微合金化钢。对于要求强度高于此值的应用场合，所使用的是热轧软带材，而构件所要求的强度则由随后的热处理获得。对于小于2.0mm的厚度范围，通常需要附加的冷轧以获得所要求的厚度。在这种情况下，也通过适当的热处理来获得所要求的强度。
从美国专利4406713，知道了一种具有高强度而且可加工性能优良的高塑性的钢，该钢含有0.005-0.3％C，0.3-2.5％Mn，最高为1.5％Si，和至少一种选自Nb、V、Ti和Zr的碳化物和氮化物形成元素，它们的含量最高分别为0.1％、0.15％、0.3％和0.3％。在奥氏体化之后，对这种钢淬火处理至这样一种程度，以使其含有5-65％的铁素体，余者为马氏体。这种钢准备尤其是用于线材和棒材的生产。
从GB2195658 A1，知道了由一种钢制成的煅造部件，该钢含：0.01-0.20％C、最高达1.0％Si、0.5-2.25％Mn、最高达1.5％Cr、最高达0.05％Ti、最高达0.10％Nb、0.005-0.015％N和最高达0.06％Al。对所述钢由奥氏体区的冷却方式加以控制，以使其显微组织全部为马氏体。准确地说，所公开的只是碳含量低于0.10％和硅含量高于0.17％的实例，硫的含量在0.01％以上，相对高些。
EP0072867 A1中公开的钢也具有低于0.10％的碳含量和高于0.15％的硅含量。热轧带材，在经分级冷却之后，具有一种多角形铁素体和一种珠光体与贝氏体的混合物的双相显微组织。
由DE 3007560 A1公开的热轧带材，也在热轧之后，以1K/s或更快的冷却速度冷却，以获得一种铁素体和马氏体的双相显微组织。考虑到获得令人满意的塑性和可焊性，推荐碳含量为0.02-0.09％，优选的硅含量相对高些，为1.0％。
本发明的目是生产一种热轧带材，该带材具有超过800MPa的抗拉强度，以及同时又具有优良的可被冷轧至≤5mm的厚度范围的能力。这意味着热轧带材的直接使用范围扩大到冷轧，例如冷压的应用场合，结果，冷轧和热处理变得没有必要。这一事实表明该带材具有明显的经济优势。
根据本发明通过所提出的一种热轧带材到了这一目的，该带材厚度小于5mm，尤其小于2mm，抗拉强度为800-1400MPa，制造这种带材的钢的组成如下(以质量百分比计)：
0.08-0.25％碳，
1.20-2.0％锰，
0.02-0.05％铝，
低于0.07％硅，
余者为铁和不可避免的杂质，包括最高的0.015％的磷和最高为0.003％的硫，而且所述带材的组织为其它组织总量小于5％的马氏体组织。
如果需要，所述钢可以另外含有至少一种下面的元素，以质量百分比计：
最高为1.0％铬，
最高为0.1％铜，
最高为0.5％钼，
最高为0.1％镍，
最高为0.009％氮。
优选含有0.08-0.15％碳，1.75-1.90％锰，0.5-0.6％铬和0.005-0.009％氮。
为了对所述钢中存在的氮以化学计量比加以固定，可以充分地加入钛(Ti＝3.4％N)，以保护最高为0.0025％的B这种添加元素，使其不与N结合，从而有利于机械强度的增加和淬透性的提高。
硅含量限制在0.04％以下有利于表面状况的改善。
一种最终厚度小于5mm，尤其小于2mm，由抗拉强度值高于800MPa，具有要求了权利的组成的钢制造的热轧带材的生产方法包含下列措施：
将一板坯加热至1000-1300℃，在950-1150℃间对其进行初轧，并在Ar3以上的终轧温度结束轧制。按这种方式生产的热轧带材被冷却至一卷取温度，该温度在20℃至低于马氏体带材卷取温度的范围，以获得其它组织总量低于5％的马氏体组织，然后，对所述带材进行卷取。
优选地，从终轧温度冷至带材卷取温度时t8/5小于或等于10秒。
(t8/5＝从800℃到500℃的冷却时间)
Ar3温度可借助于下式估算出：
Ar3＝910-310×(％C)-80×(％Mn)-20×(％Cu)15×(％Cr)-55×(％Ni)-80×(％Mo)
马氏体起始转变温度Ms可以由下式估算出：
Ms＝500-300×(％C)-33×(％Mn)-22×(％Cr)-17×(％Ni)-11×(％Si)-11×(％Mo)
通过在上述温度范围内对卷取温度分别进行选择，可将所述热轧带材的抗拉强度优选调整为800-1400MPa之间的值。
所述热轧带材可以进行镀锌处理，以使其具有更高的耐腐蚀性。具有良好冷轧能力的高强度镀锌薄钢板，优选用于汽车制造中的高应力机械部件，例如受横向冲击的支架和保险杠。
按照本发明的钢获得了高的机械强度，而其并不含有贵重的合金元素，也没有目前已知的钢所需要的退火过程。
借助于下面的实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种含有0.15％C，0.01％Si，1.77％Mn，0.014％P，0.003％S，0.028％Al，0.0043％N，0.526％Cr，0.017％Cu，0.003％Mo，0.027％Ni，余者为Fe的钢被浇注成一板坯。将所述板坯加热至约1250℃，在约1120℃对其进行初轧，并在840℃终轧至2mm的最终厚度。然后对其进行冷却并在50℃卷取。这样得到的显微组织中含有超过95％的马氏体。
屈服点达到1120MPa，抗拉强度为1350MPa，同时延伸率A80高达11.1％。
实施例2
与实施例1中成分相同的钢被加工成厚度为3.5mm的热轧带材。结果示于表1中。如果卷取在最高为95℃而不是在400℃以上的温度进行，则与机械强度有关的数据显著增大。
表1
| 试样 | 终轧温度℃ | 卷取温度℃ | RP0.2 MPa | Rm MPa |
| 1 | 845 | 95 | 940 | 1243 |
| 2 | 845 | 95 | 977 | 1305 |
| 3 | 845 | 95 | 983 | 1199 |
| 4* | 850 | 420 | 742 | 803 |
| 5* | 850 | 420 | 691 | 793 |
| 6* | 850 | 420 | 641 | 741 |
| 7 | 845 | 95 | 916 | 1089 |
| 8 | 845 | 95 | 1037 | 1293 |
| 9 | 845 | 95 | 1073 | 1328 |
| 10* | 835 | 455 | 672 | 768 |
| 11* | 835 | 455 | 643 | 760 |
| 12* | 835 | 455 | 676 | 778 |
*)比较例
在冷轧成最终形状之前，可以对所述热轧带材进行镀锌处理。镀锌期间的热处理循环使得马氏体发生回火，由抗拉强度为1200-1400MPa的热轧带材开始，根据镀锌期间的热处理循环的不同，可使所获得的抗拉强度介于800-1100MPa之间。
实施例3
厚度为2.0和1.6mm的热轧带材被镀锌处理。下面的表2展示了在轧制阶段和镀锌处理后的性能比较。
表2
| 轧制阶段 | 镀锌后 | |||||
| 厚度 | Re | Rm | A80 | Re | Rm | A80 |
| mm | MPa | ％ | MPa | ％ | ||
| 1.6 | 1052 | 1393 | 5.7 | 1065 | 1095 | 7 |
| 1.6 | 1048 | 1387 | 7.6 | 1040 | 1082 | 5.5 |
| 2.0 | 1098 | 1361 | 6.6 | 1058 | 1082 | 5.9 |
实施例4
按实施例1所述制造出厚度为1.6和1.8mm的热轧带材。制造参数和所测定的机械性能列于表3中，该表也给出所测定材料的化学组成的结果。
实施例5
表4列出了厚为1.4mm的热轧带材的各种数据。
表3
| 化 学 组 成 (％) | ||||||||||
| C | Si | Mn | P | S | AL | N | Cr | Cu | Mo | Ni |
| 0.15 | 0.01 | 1.77 | 0.014 | 0.003 | 0.028 | 0.0042 | 0.526 | 0.017 | 0.003 | 0.027 |
| 厚度mm | 轧制条件 | 拉伸实验：纵向 | 拉伸实验：横向 | |||||||||||||
| V2℃ | F1℃ | ET℃ | HT℃ | Rp0.2MPa | RmMPa | Rp0.2/Rm | A80(％) | Ag1(％) | A80xRm | Rp0.2MPa | RmMPa | Rp0.2Rm | A80(％) | Ag1(％) | A80xRm | |
| 1.8 | 1125 | 900 | 845 | 200 | 1054 | 1376 | 0.77 | 6.5 | 3.1 | 8944 | 1033 | 1342 | 0.77 | 5.1 | 2.4 | 6844 |
| 1.8* | 1110 | 1035 | 850 | 约500 | 485 | 633 | 0.77 | 15.9 | 8.5 | 10064 | 459 | 632 | 0.73 | 17.2 | 9.7 | 10870 |
| 1.6 | 1130 | 900 | 845 | 110 | 1052 | 1393 | 0.76 | 5.7 | 2.9 | 7940 | 995 | 1306 | 0.76 | 4.5 | 1.5 | 5877 |
| 1.6 | 1110 | 1020 | 840 | 约200 | 1024 | 1392 | 0.74 | 6.0 | 3.4 | 8352 | 1063 | 1399 | 0.76 | 7.1 | 3.9 | 9943 |
*)比较例
表4
| 化 学 组 成 (％) | ||||||||||
| C | Si | Mn | P | S | AL | N | Cr | Cu | Mo | Ni |
| 0.15 | 0.01 | 1.77 | 0.014 | 0.003 | 0.028 | 0.0042 | 0.526 | 0.017 | 0.003 | 0.027 |
| 厚度mm | 轧制条件 | 拉伸实验：纵向 | 拉伸实验：横向 | ||||||||||||
| V2℃ | ET℃ | HT℃ | Rp0.2MPa | RmMPa | Rp0.2/Rm | A80(％) | Ag1(％) | A80xRm | Rp0.2MPa | RmMPa | Rp0.2/Rm | A80(％) | Ag1(％) | A80xRm | |
| 1.4 | 1125 | 833 | 约350 | 877 | 962 | 0.91 | 5.0 | 2.0 | 4810 | 850 | 952 | 0.89 | 6.0 | 3.1 | 5712 |
| 1.4 | 1120 | 825 | 约500 | 636 | 746 | 0.85 | 11.4 | 6.1 | 8504 | 634 | 758 | 0.84 | 9.7 | 5.5 | 7353 |
| 1.4 | 1120 | 827 | 约60 | 1068 | 1304 | 0.82 | 6.4 | 3.3 | 8345 | 1107 | 1131 | 0.83 | 5.6 | 3.7 | 7453 |
Claims (14)
1.厚度小于5mm的热轧带材，其具有800-1400MPa的抗拉强度，生产所述带材的钢含(以质量百分比计)：
0.08-0.25％碳，
1.20-2.0％锰，
0.02-0.05％铝，
低于0.07％硅，
余者为铁和不可避免的杂质，包括最高为0.015％的磷和最高为0.003％的硫，而且组织为其它类型组织总量低于5％的马氏体组织。
2.根据权利要求1的热轧带材，其中，所述热轧带材厚度小于2mm。
3.根据权利要求1的热轧带材，其中，所述钢中碳含量介于0.12-0.25％之间。
4.根据权利要求1的热轧带材，其特征在于所述钢另外含有至少一种下面的元素，以质量百分比计：
最高1.0％铬，
最高0.1％铜，
最高0.5％钼，
最高0.1％镍，
最高0.009％氮。
5.根据权利要求4的钢制的热轧带材，其特征为其碳含量为0.08-0.15％，锰1.75-1.90％，铬0.5-0.6％和氮0.005-0.009％。
6.根据权利要求4的钢制的热轧带材，其特征在于其含有用于对钢中含的氮以化学计量比进行固定的充分的钛，即钛在钢中的含量应不少于3.4％N，而且含有最高为0.0025％的B。
7.根据权利要求1或3的热轧带材，其特征在于硅含量被限制在0.04％以下。
8.一种生产热轧带材的方法，该带材的最终厚度小于5mm，由具有根据权利要求1-6中之一的组成的钢制成，抗拉强度高于800MPa，所述的方法的特征在于包含下列步骤：
-将一板坯加热至1000-1300℃，
-在950-1150℃间进行初轧，
-在Ar3以上的终轧温度结束轧制；将以这种方式生产的热轧带材冷却至20℃至低于马氏体起始转变温度之间的带材卷取温度，并进行卷取，由此，获得一种马氏体含量高于95％的组织。
9.一种根据权利要求8的方法，其中，所述带材的最终厚度小于2mm。
10.一种根据权利要求8的方法，其特征在于由终轧温度冷至卷取温度的冷却以从800℃到500℃的冷却时间小于10秒的条件进行。
11.一种根据权利要求8或10的方法，其特征在于通过在 8中所提到的温度范围内，对卷取温度分别进行选择，可使所获得的热轧带材的抗拉强度调整为介于800-1400MPa之间。
12.根据权利要求1-7中之一的热轧带材，其特征在于所述带材经过镀锌处理。
13.根据权利要求1-7中之一的钢制成的，并采用任一根据权利要求8-11的方法生产的镀锌热轧带材用于汽车制造中的机械应力高的部件的用途。
14.权利要求13的用途，其中所述部件是受横向冲击的支架和保险杠。
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