CN111471924A - 一种板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种板材及其制备方法，包括以下成分：Fe、Si、Mn、Cr、B、N、S、C、Ni、Co、P、微量强化元素(Mo、Ti、V、Zr)、杂质元素，本发明的有益效果是：通过加入微量强化元素、Mo、Ti、V、Zr，可以细化晶粒，提高板材的韧性和强度，改善板材的焊接性能，采用真空冶炼和真空浇铸，能够有效避免空气中的氧气与金属反应产生金属氧化物，防止板材的内部组织结构变化，热处理采用均匀化退火和表面淬火处理，能够使板材组织均匀细化，减少化学成分的偏析，而且提高了板材表面的耐磨性、强度、硬度和疲劳极限，通过板材表面镀锌处理，能够防止板材表面腐蚀生锈。

Description

一种板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属铸造技术领域，具体为一种板材及其制备方法。
背景技术
钢板是用钢水浇注，冷却后压制而成的平板状钢材。钢板按厚度分：薄钢板小于4毫米(最薄0.2毫米)，中厚钢板4-60毫米，特厚钢板60-115毫米，钢板还有材质一说，并不是所有的钢板都是一样的，材质不一样，其钢板所用到的地方，也不一样。随着汽车轻量化技术的发展，汽车用钢朝着高强钢方向发展已成为必然趋势。高强钢热成形前具有变形抗力小、塑性优良、利于成形等特点；热成形和淬火后具有超高强度，所以热成形钢广泛应用于汽车结构件和加强件，包括立柱、保险杠和防撞梁等。现有的汽车用钢板焊接性能差，强度和韧性低，熔炼加工过程中容易发生氧化反应，热处理效果不理想，而且后期板材容易腐蚀生锈，不能满足使用需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种板材及其制备方法，提高板材的韧性和强度，改善板材的焊接性能，能够有效避免空气中的氧气与金属反应产生金属氧化物，防止板材的内部组织结构变化，能够使板材组织均匀细化，减少化学成分的偏析，而且提高了板材表面的耐磨性、强度、硬度和疲劳极限，减少板材表面腐蚀生锈，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提出：一种板材，包括以下成分：Fe、Si、Mn、Cr、B、N、S、C、Ni、Co、P、微量强化元素、杂质元素，其各组分质量比为：Fe：84.0-92.0份、Si：1.0-2.0份、Mn：1.4-1.6 份、Cr：0.2-0.4份、B：0.2-0.4份、N：0.3-0.6份、S：0.4-0.8 份、C：0.2-0.4份、Ni：2.0-3.0份、Co：0.2-0.4份、P：0.1-0.3 份、微量强化元素：2.0-4.0份、杂质元素：3.0-5.0份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述微量强化元素包括Mo、 Ti、V、Zr，其各组分质量比为：Mo：2.0-4.0份、Ti：3.0-5.0份、 V：2.4-3.6份、Zr：1.4-1.6份。
本发明还提供一种板材的制备方法，包括以下步骤：
S1)冶炼：分别将Fe：84.0-92.0份、Si：1.0-2.0份、Mn：1.4-1.6 份、Cr：0.2-0.3份、B：0.2-0.3份、N：0.3-0.6份、S：0.4-0.8 份、C：0.2-0.4份、Ni：2.0-3.0份、Co：0.2-0.4份、P：0.1-0.3 份、微量强化元素：2.0-4.0份(Mo：2.0-4.0份、Ti：3.0-5.0份、 V：2.4-3.6份、Zr：1.4-1.6份)、杂质元素：3.0-5.0份投入转炉内进行真空冶炼，熔炼温度为1400-1600℃，熔炼时间8-10h，制得钢液I；
S2)浇筑：将S1)中制得的钢液I由盛钢桶注入铸模，进行真空浇铸，然后缓慢冷却，凝固成钢坯II；
S3)热轧：将S2)中制得的钢坯II经过热轧、层流冷却得到热轧钢板基板III，其中热轧过程中精轧开轧温度为1000-1100℃，终轧温度为850-950℃；
S4)热处理：将S3)中制得的热轧钢板基板III进行均匀化退火处理，将热轧钢板基板III加热到1050-1150℃，保温时间10-14h，然后进行缓慢冷却，均匀化退火处理后再进行表面淬火处理，采用感应加热表面淬火，淬火温度800℃，保温2-3h，然后放入油中快速冷却；
S5)冷轧：将S4)过程中经过热处理后的热轧钢板基板III进行冷轧，制成冷轧钢板IV；
S6)：将S5)过程中制得的冷轧钢板IV进行铣削、车边加工制得所需规格的板材V；
S7)镀锌：将S6)过程中制得的板材V进行镀锌处理，在钢板表面用连续热镀方法镀上锌。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过加入微量强化元素、 Mo、Ti、V、Zr，可以细化晶粒，提高板材的韧性和强度，改善板材的焊接性能，采用真空冶炼和真空浇铸，能够有效避免空气中的氧气与金属反应产生金属氧化物，防止板材的内部组织结构变化，热处理采用均匀化退火和表面淬火处理，能够使板材组织均匀细化，减少化学成分的偏析，而且提高了板材表面的耐磨性、强度、硬度和疲劳极限，通过板材表面镀锌处理，能够防止板材表面腐蚀生锈。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供以下技术方案：
实施例一：一种板材，包括以下成分：Fe、Si、Mn、Cr、B、N、 S、C、Ni、Co、P、微量强化元素、杂质元素，其特征在于：其各组分质量比为：Fe：84.0份、Si：1.0份、Mn：1.4份、Cr：0.2份、B： 0.2份、N：0.3份、S：0.4份、C：0.2份、Ni：2.0份、Co：0.2份、P： 0.1份、微量强化元素：2.0份(Mo：2.0份、Ti：3.0份、V：2.4份、 Zr：1.4份)、杂质元素：3.0份。
本发明还提供一种板材的制备方法，包括以下步骤：
S1)冶炼：分别将Fe：84.0份、Si：1.0份、Mn：1.4份、Cr： 0.2份、B：0.2份、N：0.3份、S：0.4份、C：0.2份、Ni：2.0份、 Co：0.2份、P：0.1份、微量强化元素：2.0份(Mo：2.0份、Ti：3.0份、V：2.4份、Zr：1.4份)、杂质元素：3.0份投入转炉内进行真空冶炼，熔炼温度为1400℃，熔炼时间8h，制得钢液I；
S2)浇筑：将S1)中制得的钢液I由盛钢桶注入铸模，进行真空浇铸，然后缓慢冷却，凝固成钢坯II；
S3)热轧：将S2)中制得的钢坯II经过热轧、层流冷却得到热轧钢板基板III，其中热轧过程中精轧开轧温度为1000℃，终轧温度为850℃；
S4)热处理：将S3)中制得的热轧钢板基板III进行均匀化退火处理，将热轧钢板基板III加热到1050℃，保温时间10h，然后进行缓慢冷却，均匀化退火处理后再进行表面淬火处理，采用感应加热表面淬火，淬火温度800℃，保温2h，然后放入油中快速冷却；
S5)冷轧：将S4)过程中经过热处理后的热轧钢板基板III进行冷轧，制成冷轧钢板IV；
S6)：将S5)过程中制得的冷轧钢板IV进行铣削、车边加工制得所需规格的板材V；
S7)镀锌：将S6)过程中制得的板材V进行镀锌处理，在钢板表面用连续热镀方法镀上锌。
实施例二：一种板材，包括以下成分：Fe、Si、Mn、Cr、B、N、 S、C、Ni、Co、P、微量强化元素、杂质元素，其特征在于：其各组分质量比为：Fe：88.0份、Si：1.5份、Mn：1.5份、Cr：0.3份、B：0.3份、N：0.5份、S：0.6份、C：0.3份、Ni：2.5份、Co：0.3份、P： 0.2份、微量强化元素：3.0份(Mo：3.0份、Ti：4.0份、V：3.0份、 Zr：1.5份)、杂质元素：4.0份。
本发明还提供一种板材的制备方法，包括以下步骤：
S1)冶炼：分别将Fe：88.0份、Si：1.5份、Mn：1.5份、Cr： 0.3份、B：0.3份、N：0.5份、S：0.6份、C：0.3份、Ni：2.5份、 Co：0.3份、P：0.2份、微量强化元素：3.0份(Mo：3.0份、Ti：4.0份、V：3.0份、Zr：1.5份)、杂质元素：4.0份投入转炉内进行真空冶炼，熔炼温度为1500℃，熔炼时间9h，制得钢液I；
S2)浇筑：将S1)中制得的钢液I由盛钢桶注入铸模，进行真空浇铸，然后缓慢冷却，凝固成钢坯II；
S3)热轧：将S2)中制得的钢坯II经过热轧、层流冷却得到热轧钢板基板III，其中热轧过程中精轧开轧温度为1050℃，终轧温度为900℃；
S4)热处理：将S3)中制得的热轧钢板基板III进行均匀化退火处理，将热轧钢板基板III加热到1100℃，保温时间12h，然后进行缓慢冷却，均匀化退火处理后再进行表面淬火处理，采用感应加热表面淬火，淬火温度800℃，保温2.5h，然后放入油中快速冷却；
S5)冷轧：将S4)过程中经过热处理后的热轧钢板基板III进行冷轧，制成冷轧钢板IV；
S6)：将S5)过程中制得的冷轧钢板IV进行铣削、车边加工制得所需规格的板材V；
S7)镀锌：将S6)过程中制得的板材V进行镀锌处理，在钢板表面用连续热镀方法镀上锌。
实施例三：一种板材，包括以下成分：Fe、Si、Mn、Cr、B、N、 S、C、Ni、Co、P、微量强化元素、杂质元素，其特征在于：其各组分质量比为：Fe：92.0份、Si：2.0份、Mn：1.6份、Cr：0.3份、B： 0.3份、N：0.6份、S：0.8份、C：0.4份、Ni：3.0份、Co：0.4份、P： 0.3份、微量强化元素：4.0份(Mo：4.0份、Ti：5.0份、V：3.6份、 Zr：1.6份)、杂质元素：5.0份。
本发明还提供一种板材的制备方法，包括以下步骤：
S1)冶炼：分别将Fe：92.0份、Si：2.0份、Mn：1.60份、Cr： 0.3份、B：0.3份、N：0.6份、S：0.8份、C：0.4份、Ni：3.0份、 Co：0.0.4份、P：0.3份、微量强化元素：4.0份(Mo：4.0份、Ti：5.0份、V：3.6份、Zr：1.6份)、杂质元素：5.0份投入转炉内进行真空冶炼，熔炼温度为1600℃，熔炼时间10h，制得钢液I；
S2)浇筑：将S1)中制得的钢液I由盛钢桶注入铸模，进行真空浇铸，然后缓慢冷却，凝固成钢坯II；
S3)热轧：将S2)中制得的钢坯II经过热轧、层流冷却得到热轧钢板基板III，其中热轧过程中精轧开轧温度为1100℃，终轧温度为950℃；
S4)热处理：将S3)中制得的热轧钢板基板III进行均匀化退火处理，将热轧钢板基板III加热到1150℃，保温时间14h，然后进行缓慢冷却，均匀化退火处理后再进行表面淬火处理，采用感应加热表面淬火，淬火温度800℃，保温3h，然后放入油中快速冷却；
S5)冷轧：将S4)过程中经过热处理后的热轧钢板基板III进行冷轧，制成冷轧钢板IV；
S6)：将S5)过程中制得的冷轧钢板IV进行铣削、车边加工制得所需规格的板材V；
S7)镀锌：将S6)过程中制得的板材V进行镀锌处理，在钢板表面用连续热镀方法镀上锌。
本发明好处：采用本发明制得的板材，能够提高板材的韧性和强度，改善板材的焊接性能，能够有效避免空气中的氧气与金属反应产生金属氧化物，防止板材的内部组织结构变化，能够使板材组织均匀细化，减少化学成分的偏析，而且提高了板材表面的耐磨性、强度、硬度和疲劳极限，减少板材表面腐蚀生锈，适用于汽车用钢板，具有优良的性能，满足多种使用需求，适宜推广使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种板材，包括以下成分：Fe、Si、Mn、Cr、B、N、S、C、Ni、Co、P、微量强化元素、杂质元素，其特征在于：其各组分质量比为：Fe：84.0-92.0份、Si：1.0-2.0份、Mn：1.4-1.6份、Cr：0.2-0.4份、B：0.2-0.4份、N：0.3-0.6份、S：0.4-0.8份、C：0.2-0.4份、Ni：2.0-3.0份、Co：0.2-0.4份、P：0.1-0.3份、微量强化元素：2.0-4.0份、杂质元素：3.0-5.0份。
2.根据权利要求1所述的一种板材，其特征在于：所述微量强化元素包括Mo、Ti、V、Zr，其各组分质量比为：Mo：2.0-4.0份、Ti：3.0-5.0份、V：2.4-3.6份、Zr：1.4-1.6份。
3.一种板材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1)冶炼：分别将Fe：84.0-92.0份、Si：1.0-2.0份、Mn：1.4-1.6份、Cr：0.2-0.3份、B：0.2-0.3份、N：0.3-0.6份、S：0.4-0.8份、C：0.2-0.4份、Ni：2.0-3.0份、Co：0.2-0.4份、P：0.1-0.3份、微量强化元素：2.0-4.0份(Mo：2.0-4.0份、Ti：3.0-5.0份、V：2.4-3.6份、Zr：1.4-1.6份)、杂质元素：3.0-5.0份投入转炉内进行真空冶炼，熔炼温度为1400℃-1600℃，熔炼时间8-10h，制得钢液I；
S2)浇筑：将S1)中制得的钢液I由盛钢桶注入铸模，进行真空浇铸，然后缓慢冷却，凝固成钢坯II；
S3)热轧：将S2)中制得的钢坯II经过热轧、层流冷却得到热轧钢板基板III，其中热轧过程中精轧开轧温度为1000-1100℃，终轧温度为850-950℃；
S4)热处理：将S3)中制得的热轧钢板基板III进行均匀化退火处理，将热轧钢板基板III加热到1050-1150℃，保温时间10-14h，然后进行缓慢冷却，均匀化退火处理后再进行表面淬火处理，采用感应加热表面淬火，淬火温度800℃，保温2-3h，然后放入油中快速冷却；
S5)冷轧：将S4)过程中经过热处理后的热轧钢板基板III进行冷轧，制成冷轧钢板IV；
S6)：将S5)过程中制得的冷轧钢板IV进行铣削、车边加工制得所需规格的板材V；
S7)镀锌：将S6)过程中制得的板材V进行镀锌处理，在钢板表面用连续热镀方法镀上锌。
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