CN109182700B - 汽车用扩孔性能优良的低屈强比热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

汽车用扩孔性能优良的低屈强比热轧钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开汽车用扩孔性能优良的低屈强比热轧钢板及其制造方法。钢中含有C：0.03％～0.06％、Si：0.80％～1.50％、Mn：1.0％～2.0％、Als：0.02％～0.06％、Mo：0.50％～0.80％、Nb：0.03％～0.06％、V：0.02％～0.05％、P≤0.010％、S≤0.003％，余量为铁和不可避免的杂质。将板坯加热至1220～1250℃，保温1～2h；未再结晶区总压下率＞90％，终轧温度为750～800℃；终轧后采用层流冷却+快速冷却的冷却模式，层流冷却冷速为10～15℃/s，钢板冷却至620～650℃进快速冷却，冷速＞50℃/s，冷却至500～550℃卷取；成品钢板具有高强度、良好的屈强比和扩孔率匹配，适用于汽车底盘和座椅等部位。

Description

汽车用扩孔性能优良的低屈强比热轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，特别涉及到一种适用于生产汽车底盘及座椅等零部件汽的热轧钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，随着汽车行业的迅速发展，汽车轻量化发展趋势明显，汽车用高强钢的研发及应用日益广泛。但在汽车用钢铁材料强度提高的同时，对其冷成形性能也提出了更高的要求，尤其是材料的抗拉强度达到800MPa级及以上时，冲压过程中极易出现开裂、回弹等问题。对于汽车底盘及座椅部件而言，在抗拉强度相同的前提下，具有低的屈强比、良好的扩孔性能更利于零部件的冲压成形及尺寸精度控制，而目前市场上普遍采用的具有低屈强比的热轧双相钢和良好扩孔性能的高扩孔钢等材料均不能很好的满足成形要求，因此开发扩孔性能优良的低屈强比高强度热轧钢板具有重大意义，具有良好的市场应用前景。
公开号为CN101078089A的专利中提到了一种抗拉强度高于980MPa的扩孔性能良好的热轧高强钢板，钢板的化学成分为，0.03％～0.10％C，0.2％～2.0％Si，0.5％～2.5％Mn，0.02％～0.10％Al，0.2％～1.5％Cr，0.1％～0.5％Mo，其余为Fe和不可避免的杂质，该产品组织中马氏体含量高于80％，抗拉强度高于980MPa，扩孔率相对良好，但钢板的屈强比高于0.75，延伸率相对较低，钢板卷取温度要求低于400℃，不利于产品的生产及冷冲压成形。
专利US2006096678中提出了一种780MPa级热轧高扩孔钢，其化学成分中含有0.04％～0.15％C、0～1.5％Si、0.5％～1.6％Mn、0.03％～0.5％Mo、0.03％～0.15Ti，钢板终轧后采用分段冷却工艺，卷曲温度为350～500℃，钢板的显微组织由铁素体和贝氏体组成，抗拉强度高于780MPa，扩孔率≥60％，其缺点为屈强比高于0.80，不利于产品的冷冲压成形。
专利号CN101880825A公开了抗拉强度750MPa以上的超细晶热轧双相钢及其板材制造方法、CN1566389A公开了超细晶粒低碳低合金双相钢板及其制造方法，上述专利中提出的高强钢板的组织均由铁素体和马氏体构成，屈强比较低，但扩孔性能不好；
专利号CN101928881A公开了抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板及其制造工艺、CN101353757A公开了抗拉强度为440MPa级热轧高扩孔钢板及其制造方法，上述专利中提出的钢板具有良好的扩孔性能，但钢板的强度较低，屈强比达到0.82以上，冲压困难，且易于在冲压过程中出现较大回弹，影响零部件尺寸精度。
综上，开发汽车用扩孔性能优良的低屈强比高强度热轧钢板具有广泛的市场应用空间，适用于汽车行业轻量化发展需求。
发明内容
针对汽车用钢领域轻量化的发展需求，本发明提供了一种汽车用扩孔性能优良的低屈强比高强度热轧钢板及其制造方法，可应用于汽车底盘及座椅等部件，具有良好的冷形成性能。
具体的技术方案是：
本发明的汽车用扩孔性能优良的低屈强比热轧钢板的化学成分为(按质量百分数)：C：0.03％～0.06％、Si：0.80％～1.50％、Mn：1.0％～2.0％、Als：0.02％～0.06％、Mo：0.50％～0.80％、Nb：0.03％～0.06％、V：0.02％～0.05％，并限制P≤0.010％、S≤0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。钢板组织由铁素体、贝氏体、马氏体三相组成，其中铁素体体积分数为60％～70％、贝氏体体积分数为5％～30％、马氏体体积分数为10％～25％，铁素体平均晶粒尺寸为2～4μm，钢板的抗拉强度＞800MPa，屈强比为0.60～0.75，延伸率≥21％，扩孔率＞85％。
本发明中钢板成分的主要作用为：
C:碳是钢中最主要的固溶强化元素，是钢材强度的保证，同时也是钢板中马氏体形成的必要元素。考虑到成形性、焊接性等，碳含量不能过高，而碳含量太低则不易得到马氏体组织，本发明中碳的控制范围为0.03％～0.06％。
Si：硅是铁素体形成元素，可以加速奥氏体向铁素体的转变，促进铁素体的形成；同时，Si还起到固溶强化作用，提高铁素体机体强度，有利于提高钢板的扩孔性能。然而，钢中过高的硅会使热轧钢板表面质量恶化，因此本发明中控制硅含量为0.80％～1.50％。
Mn：锰是典型的奥氏体稳定化元素，显著提高钢的淬透性，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可显著推迟珠光体转变以及贝氏体转变。因此，本发明中选定锰含量为1.0％～2.0％。
Als：铝是钢中的脱氧元素，减少钢中的氧化物夹杂、纯净钢质，有利于提高钢板的成形性能。本发明中Als的控制范围为0.02％～0.06％。
P、S：磷和硫在本发明中为杂质元素，应严格控制百分含量，越低越好，有利于提高钢板的成形性能，本发明将P、S含量分别控制为P≤0.010％、S≤0.003％。
Mo：钼具有固溶拖拽作用，强烈延迟奥氏体向铁素体和珠光体的相变，提高奥氏体稳定性，同时钼还起到固溶强化的作用，能够较大程度提高了钢材的强度。本发明中钼的控制范围为0.50％～0.80％。
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，并铁素体晶粒得到细化。铌与碳和氮结合形成小的碳氮化物也可延迟再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，并有明显细晶强化效果。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的控制范围为0.03％～0.06％之间。
V：钒具有析出强化、细晶强化等作用，能够显著提高钢板的屈服强度。本发明中钒含量的控制范围在0.02％～0.05％之间。
钢板的成分采用低C、含Si和Mo、复合添加Nb和V的成分设计，这样的成分设计促使钢板的组织细小化和均匀化，并使钢板的最终组织由铁素体、贝氏体和马氏体三相构成，从而保证了钢板的强度级别和良好的扩孔性能和低屈强比匹配。
本发明提出扩孔性能优良的低屈强比热轧钢板采用以上化学成分，钢板的生产工艺为：铁水预处理—转炉冶炼—炉外精炼—连铸—板坯加热－轧制－冷却—卷取，其具体的制造方法包括以下步骤：
(1)加热工艺：将钢坯加热至1220～1250℃，保温1～2小时。
(2)轧制工艺：加热保温后，采用两阶段控制轧制，未再结晶区总压下率＞90％，终轧温度为750～800℃；终轧后采用层流冷却+快速冷却的冷却模式，其中层流冷却冷却速度10～15℃/s，将钢板冷却至620～650℃后进行第二段快速冷却，冷速＞50℃/s，直接将钢板冷却至500～550℃卷取；成品厚度为2.0～4.0mm。
较高的加热温度配合合理的保温时间可以使铸坯在保证成分均匀性的同时，具有较细小的初始奥氏体晶粒尺寸，有利于最终组织的细化；铸坯在未再结晶区采用＞90％的压下率结合较低的终轧温度有利于组织细化，并保证在后续层流冷却过程中析出足够数量的铁素体；终轧后采用较慢冷速的层流冷却+快速冷却的冷却模式，同时设定合理的快冷开始温度和卷取温度，其目的为保证钢板的最终组织由铁素体、贝氏体和马氏体三相构成，并精确控制各相百分含量。
有益效果：
本发明同现有技术相比，有益效果如下：
(1)钢板的组织由铁素体、贝氏体和马氏体三相构成，铁素体体积分数为60％～70％、贝氏体体积分数为5％～30％、马氏体体积分数为25％～10％，铁素体平均晶粒尺寸(DF)为2～4μm，钢板抗拉强度(Rm)达到800MPa以上，屈强比(Rp0.2/Rm)为0.60～0.75，延伸率(A)≥21％，扩孔率(λ)≥85％。钢板具有较高的强度、良好的屈强比和扩孔率配合，具有优良的冷成形性能。
(2)与现有的高扩孔钢和双相钢等产品相比，钢板创新性的采用低C、含Si和Mo、复合添加Nb和V的成分设计，并配合以低温大压下、分段冷却、较低的卷取温度等生产工艺，获得具有合理百分含量的三相组织，并使钢板具有更高的强度和优良的综合性能。
具体实施方式
以下实施例用于具体说明本发明内容，这些实施例仅为本发明内容的一般描述，并不对本发明内容进行限制。
表1为实施例钢的化学成分；表2为实施例钢具体工艺制度；表3为实施例钢的组织及力学性能。
表1本发明实施例的化学成分(wt，％)
实施例 C Si Mn P S Als Mo Nb V
1 0.030 1.48 1.95 0.010 0.002 0.055 0.78 0.058 0.048
2 0.039 1.36 1.80 0.006 0.003 0.037 0.72 0.045 0.035
3 0.045 1.24 1.58 0.005 0.002 0.035 0.67 0.040 0.033
4 0.052 1.05 1.25 0.008 0.002 0.030 0.65 0.035 0.028
5 0.058 0.82 1.05 0.005 0.002 0.025 0.53 0.032 0.022
表2本发明实施例的温度制度
Figure BDA0001855283850000061
表3本发明实施例的组织及力学性能参数
Figure BDA0001855283850000062
由表1～3可见，采用本发明技术方案生产的扩孔性能优良的低屈强比热轧钢板，具有高强度、良好的屈强比和扩孔率匹配，可应用于汽车底盘和座椅等部位。

Claims (2)

1.一种汽车用扩孔性能优良的低屈强比热轧钢板，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比为：C：0.03％～0.06％、Si：1.05％～1.50％、Mn：1.58％～1.95％、Als：0.02％～0.06％、Mo：0.53％～0.80％、Nb：0.032％～0.045％、V：0.022％～0.05％、P≤0.010％、S≤0.003％，余量为铁和不可避免的杂质；钢板组织由铁素体、贝氏体、马氏体三相组成，其中，铁素体体积分数为60％～70％、贝氏体体积分数为5％～30％、马氏体体积分数为10％～25％，铁素体平均晶粒尺寸为2～4μm；钢板的抗拉强度＞800MPa，屈强比为0.60～0.75，延伸率≥21％，扩孔率＞85％。
2.一种如权利要求1所述的汽车用扩孔性能优良的低屈强比热轧钢板的制造方法，钢板的生产工艺为：铁水预处理—转炉冶炼—炉外精炼—连铸—板坯加热－轧制－冷却—卷取，其特征在于，
将板坯加热至1220～1250℃，保温1～2小时；加热保温后，采用两阶段控制轧制，未再结晶区总压下率＞90％，终轧温度为750～800℃；终轧后采用层流冷却+快速冷却的冷却模式，其中层流冷却冷却速度10～15℃/s，将钢板冷却至620～650℃后进行第二段快速冷却，冷速＞50～58℃/s，直接将钢板冷却至500～550℃卷取；成品厚度为2.0～4.0mm。
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