CN111534760A - 一种热轧热成形钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种热轧热成形钢及其制备方法，属于汽车用高强钢技术领域，该热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.18％‑0.50％，Si：0.3％‑1.7％，Mn：1.0％‑4.0％，Alt：0.02％‑0.09％，Cr：0.8％‑2.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，B：0.001‑0.012％，Mo：0.03％‑0.20％，Ti：0.01％‑0.07％，Nb：0.02％‑0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质元素；本发明实施例提供的热轧热成形钢的力学性能为：Rp0.2＝900MPa‑1100MPa，Rm＝1500MPa‑2200MPa，A50＝6％‑12％；热成形前的热轧薄板的屈服强度400MPa‑700MPa，抗拉强度600MPa‑1000MPa，延伸率A50＝15％‑20％。

Description

一种热轧热成形钢及其制备方法
技术领域
本发明属于汽车用高强钢技术领域，具体涉及一种热轧热成形钢及其制备方法。
背景技术
随着工业的发展，全球面临严峻的能源危机和环境污染的挑战，人们的出行也更加追求低能耗和安全性。不仅需要生产更高强度更高塑性的汽车钢板来保障人们出行的安全，而且需要在钢板的生产时更加绿色化和高效化。
热轧热成形钢是由热轧薄板经热冲压工艺制得，热轧热成形钢作为目前汽车工业强度最高的钢板之一，越来越受到各大主机厂和消费者的青睐。目前广泛使用的热轧热成形钢为22MnB5型，其淬火后抗拉强度在1600MPa左右，总伸长率可达到6％。目前22MnB5以冷轧退火板为主，生产的流程包括：冶炼、精炼、铸坯、粗轧、精轧、卷取、平整、酸洗、冷轧、连续退火和热冲压成形淬火，存在生产流程长、能耗高、成本高等问题，成为限制热轧热成形钢更广泛应用的一个主要因素。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的热轧热成形钢及其制备方法。
本发明实施例提供一种热轧热成形钢，所述热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.18％-0.50％，Si：0.3％-1.7％，Mn：1.0％-4.0％，Alt：0.02％-0.09％，Cr：0.8％-2.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，B：0.001-0.012％，Mo：0.03％-0.20％，Ti：0.01％-0.07％，Nb：0.02％-0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
进一步地，所述热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.18％-0.50％，Si：0.3％-1.7％，Mn：2.0％-4.0％，Alt：0.02％-0.06％，Cr：0.8％-1.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，B：0.001-0.012％，Mo：0.03％-0.16％，Ti：0.01％-0.07％，Nb：0.02％-0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
进一步地，所述热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.34％，Si：1.66％，Mn：2.62％，Al：0.025％，Cr：0.95％，P≤0.015％，S≤0.015％B：0.0026％，Mo：0.15％，Ti：0.052％，Nb：0.038％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种热轧热成形钢的制备方法，包括：
获得热轧薄板；
将所述热轧薄板进行热成形淬火模拟，获得热轧热成形钢；
所述热成形淬火模拟中，加热热轧薄板至800℃-900℃并保温2min-8min，淬火冷速≥40℃/s。
进一步地，所述热轧薄板厚度为1.2mm-3.0mm。
进一步地，所述获得热轧薄板，包括：
获得铸坯；
将所述铸坯进行加热保温、一次除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、层流冷却、卷取和平整，获得热轧薄板；
所述加热保温中，加热铸坯至1210℃-1260℃并保温0.5h-2.5h。
进一步地，所述粗轧的开轧温度为1100℃-1160℃，所述粗轧的总压下率为70％-80％。
进一步地，所述精轧的入口温度为1000℃-1050℃，所述精轧的终轧温度为860℃-890℃。
进一步地，所述卷取温度为580℃-690℃。
进一步地，所述热轧薄板的金相组织为铁素体和珠光体。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的热轧热成形钢通过合理的成分设计和优化的工艺流程，适当提高了Mn元素含量，扩大了奥氏体相区，降低完全奥氏体化温度，在热成形时可以降低保温温度，降低热冲压成本。与冷轧热轧热成形钢相比，一方面省去了酸洗、冷轧和连续退火等步骤，短了工艺流程，节约了生产成本，另一方面省去酸洗等步骤后，减少了热轧热成形钢基板在生产过程中引入氢的机会，降低氢脆的风险。
本发明实施例提供的热轧热成形钢的力学性能为：Rp0.2＝900MPa-1100MPa，Rm＝1500MPa-2200MPa，延伸率A50＝6％-12％；热成形前的热轧薄板的屈服强度400MPa-700MPa，抗拉强度600MPa-1000MPa，延伸率A50＝15％-20％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例3中热轧薄板的显微组织图；
图2是本发明实施例3中热轧热成形钢(经热成形淬火模拟后)的显微组织图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种热轧热成形钢，所述热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.18％-0.50％，Si：0.3％-1.7％，Mn：1.0％-4.0％，Alt：0.02％-0.09％，Cr：0.8％-2.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，B：0.001-0.012％，Mo：0.03％-0.20％，Ti：0.01％-0.07％，Nb：0.02％-0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
C：作为基础元素，主要对热轧热成形钢的强度有显著的影响，一般情况下强度随着C元素含量的提高而增加；
Si：主要作用为抑制Fe3C的析出，会对塑性的提升做出贡献；
Mn：有利于提高淬透性，延迟珠光体和贝氏体转变；
Cr：主要作用为提高淬透性和提高硬度；
B/Mo：B元素和Mo元素都有利于提高钢的淬透性，B的作用更显著；
Al/Ti：Al元素和Ti元素的作用主要是固N，防止形成BN等，BN会恶化材料的性能；
Nb：主要作用是细化晶粒和形成析出碳化物，对韧性的提升和降低氢致开裂敏感性都是有利的；
C元素的提高会提升强度，但是C元素的提高会降低塑性，Si元素和Nb元素等都会对塑性的提升做出贡献，各种元素相互作用，实现高强高韧的目的。B/Mo/Mn/Cr元素的加入会提高淬透性，有助于热成形淬火后得到马氏体组织。
本实施方式中，所述热轧热成形钢的金相组织为马氏体。
马氏体作为硬相保证热成形淬火后的抗拉强度达到1500-2200MPa，同时组织中的Nb和Ti的析出物会对降低氢脆敏感性做出贡献。
作为一些优选的实施方式，所述热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.18％-0.50％，Si：0.3％-1.7％，Mn：2.0％-4.0％，Alt：0.02％-0.06％，Cr：0.8％-1.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，B：0.001-0.012％，Mo：0.03％-0.16％，Ti：0.01％-0.07％，Nb：0.02％-0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
作为一些优选的实施方式，所述热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.34％，Si：1.66％，Mn：2.62％，Al：0.025％，Cr：0.95％，P≤0.015％，S≤0.015％B：0.0026％，Mo：0.15％，Ti：0.052％，Nb：0.038％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
根据本发明一种典型的实施方式，还提供一种热轧热成形钢的制备方法，包括：
获得热轧薄板；
将所述热轧薄板进行热成形淬火模拟，获得热轧热成形钢；
所述热成形淬火模拟中，加热热轧薄板至800℃-900℃并保温2min-8min，淬火冷速≥40℃/s。
目前热轧热成形钢常用的保温温度为930℃，本发明相对低的保温温度，一方面避免晶粒的长大，另一方面可节约能源，冷速≥40℃/s保证最终得到具有马氏体组织的热轧热成形钢。
作为一些优选的实施方式，所述热轧薄板厚度为1.2mm-3.0mm。
作为一些优选的实施方式，所述获得热轧薄板，包括：
获得铸坯；
将所述铸坯进行加热保温、一次除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、层流冷却、卷取和平整，获得热轧薄板；
所述加热保温中，加热铸坯至1210℃-1260℃并保温0.5h-2.5h。
作为一些优选的实施方式，所述粗轧的开轧温度为1100℃-1160℃，所述粗轧的总压下率为70％-80％。
作为一些优选的实施方式，所述精轧的入口温度为1000℃-1050℃，所述精轧的终轧温度为860℃-890℃。
上述粗轧和精轧的温度区间一方面保证得到均匀的组织，另一方面有利于Nb和Ti的析出物的析出，起到细化晶粒的目的，保证最终热成形淬火后得到良好的强度和塑性的配合。
作为一些优选的实施方式，所述卷取温度为580℃-690℃。
作为一些优选的实施方式，所述热轧薄板的金相组织为铁素体和珠光体。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的热轧热成形钢及其制备方法进行详细说明。
实施例1-3中热轧热成形钢的化学成分按质量分数计如表1(其余为Fe和不可避免的杂质)所示。
表1
C Si Mn Al Cr P S B Mo Ti Nb
实施例1 0.22 0.35 24 0.04 1.42 0.005 0.004 0.0037 0.031 0.041 0.061
实施例2 0.29 0.50 2.2 0.05 1.14 0.007 0.005 0.003 0.06 0.047 0.055
实施例3 0.34 1.66 2.62 0.025 0.95 0.01 0.0069 0.0026 0.15 0.052 0.038
对比例1 0.29 0.28 1.2 0.051 0.32 0.008 0.006 0.0025 0.39 0.048 ——
对比例2 0.22 0.26 1.27 0.032 0.35 0.01 —— —— —— —— 0.031
实施例4
本实施例提供一种热轧热成形钢的制备方法，用于制备含有实施例1中化学成分的热轧热成形钢，包括：
S1：获得具有实施例1中化学成分的铸坯；
S2：将所述铸坯依次进行加热保温、一次除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、层流冷却、卷取和平整，获得热轧薄板；
所述加热保温中，铸坯加热至1220℃并保温1h；所述粗轧的开轧温度为1140℃，所述粗轧的总压下率为75％；所述精轧的入口温度为1040℃，所述精轧的终轧温度为880℃；所述卷取温度为650℃；所述热轧薄板厚度为1.5mm；
S3：将所述热轧薄板进行热成形淬火模拟，获得热轧热成形钢；所述热成形淬火模拟中，加热至850℃并保温3min，淬火冷速为50℃/s。
实施例5
本实施例提供一种热轧热成形钢的制备方法，用于制备含有实施例2中化学成分的热轧热成形钢，包括：
S1：获得具有实施例2中化学成分的铸坯；
S2：将所述铸坯依次进行加热保温、一次除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、层流冷却、卷取和平整，获得热轧薄板；
所述加热保温中，铸坯加热至1220℃并保温1.5h；所述粗轧的开轧温度为1120℃，所述粗轧的总压下率为73％；所述精轧的入口温度为1035℃，所述精轧的终轧温度为885℃；所述卷取温度为630℃；所述热轧薄板厚度为2.0mm；
S3：将所述热轧薄板进行热成形淬火模拟获得热轧热成形钢；所述热成形淬火模拟中，加热至850℃并保温5min，淬火冷速为45℃/s。
实施例6
本实施例提供一种热轧热成形钢的制备方法，用于制备含有实施例3中化学成分的热轧热成形钢，包括：
S1：获得具有实施例3中化学成分的铸坯；
S2：将所述铸坯依次进行加热保温、一次除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、层流冷却、卷取和平整，获得热轧薄板；
所述加热保温中，铸坯加热至1240℃并保温0.5h；所述粗轧的开轧温度为1150℃，所述粗轧的总压下率为78％；所述精轧的入口温度为1020℃，所述精轧的终轧温度为870℃；所述卷取温度为660℃；所述热轧薄板厚度为1.8mm；
S3：将所述热轧薄板进行热成形淬火模拟，获得热轧热成形钢；所述热成形淬火模拟中，加热至880℃并保温6min，淬火冷速为45℃/s。
对比例1
该对比例中钢成分如表1所示；
该对比例中钢的制备方法参见专利CN103320702A，具体包括：
铁水脱硫并进行转炉冶炼；转炉冶炼并连铸成坯；铸坯加热到1315℃-1320℃，升温速度控制在350℃/h-400℃/h；进行粗轧，粗轧出口温度在1140℃-1150℃；进行精轧，精轧出口温度在875℃-880℃；进行层流冷却，冷却速度为10℃/s-15℃/s，终冷温度在650℃-700℃；进行卷取，卷取温度控制在640℃-645℃；进行酸洗并冷轧，控制冷轧总压下率为55％，钢板厚度为2.0mm；进行退火，退火温度控制为695℃-700℃，并控制温降速度在5℃/s-8℃/s；进行平整，控制平整延伸率在1.1％-1.3％，控制抗拉强度≤650MPa；进行常规精整及剪切；在冷冲压模具上进行冲压成型；在氮气的保护气氛下对冷成形后的零件进行加热，加热温度为920℃，保温时间为5min-8min；在820℃条件下进行二次成型，控制加热出炉至置入模具时间不超过7min；进行淬火，控制其冷却速度在35℃/s；进行低温自回火，温度为200℃并保持至少10s-20s；取出构件。
对比例2
该对比例中钢成分如表1所示；
该对比例中钢的制备方法参见专利CN106947919A，具体包括：
铁水预处理；转炉冶炼；氩站；LF炉精炼；RH炉精炼；连铸；加热出炉温度为1230℃；终轧温度为873℃；卷取温度为635℃；酸轧压下率60％；连续退火温度为800℃；热成形加热温度为930℃；保温时间为5min；保压时间10s。
实验例
对实施例4-6和对比例1-2制得的钢进行力学性能测试，测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002529471760000071
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明实施例的生产流程更短，和对比例相比省去了酸洗、冷轧和连续退火等步骤，节约了生产成本，具有更好的经济效益；
(2)本发明实施例的奥氏体化温度要低于对比例，节约能源，更加绿色化；
(3)本发明热轧薄板淬火后所得热轧热成形钢的力学性能为：Rp0.2＝900MPa-1100MPa，Rm＝1500MPa-2200MPa，A50＝6％-12％，满足目前汽车工业对热轧热成形钢的需求，达到了本发明的有益效果；
(4)本发明实施例省去酸洗等步骤，减少了热轧热成形钢基板在生产过程中引入氢的机会。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种热轧热成形钢，其特征在于，所述热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.18％-0.50％，Si：0.3％-1.7％，Mn：1.0％-4.0％，Alt：0.02％-0.09％，Cr：0.8％-2.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，B：0.001-0.012％，Mo：0.03％-0.20％，Ti：0.01％-0.07％，Nb：0.02％-0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种热轧热成形钢，其特征在于，所述热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.18％-0.50％，Si：0.3％-1.7％，Mn：2.0％-4.0％，Alt：0.02％-0.06％，Cr：0.8％-1.5％，P≤0.015％，S≤0.015％，B：0.001-0.012％，Mo：0.03％-0.16％，Ti：0.01％-0.07％，Nb：0.02％-0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种热轧热成形钢，其特征在于，所述热轧热成形钢的化学成分按质量分数计为：C：0.34％，Si：1.66％，Mn：2.62％，Al：0.025％，Cr：0.95％，P≤0.015％，S≤0.015％B：0.0026％，Mo：0.15％，Ti：0.052％，Nb：0.038％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的热轧热成形钢的制备方法，其特征在于，包括：
获得热轧薄板；
将所述热轧薄板进行热成形淬火模拟，获得热轧热成形钢；
所述热成形淬火模拟中，加热热轧薄板至800℃-900℃并保温2min-8min，淬火冷速≥40℃/s。
5.根据权利要求4所述的一种热轧热成形钢的制备方法，其特征在于，所述热轧薄板厚度为1.2mm-3.0mm。
6.根据权利要求4或5所述的一种热轧热成形钢的制备方法，其特征在于，所述获得热轧薄板，包括：
获得铸坯；
将所述铸坯进行加热保温、一次除鳞、粗轧、二次除鳞、精轧、层流冷却、卷取和平整，获得热轧薄板；
所述加热保温中，加热铸坯至1210℃-1260℃并保温0.5h-2.5h。
7.根据权利要求6所述的一种热轧热成形钢的制备方法，其特征在于，所述粗轧的开轧温度为1100℃-1160℃，所述粗轧的总压下率为70％-80％。
8.根据权利要求6所述的一种热轧热成形钢的制备方法，其特征在于，所述精轧的入口温度为1000℃-1050℃，所述精轧的终轧温度为860℃-890℃。
9.根据权利要求6所述的一种热轧热成形钢的制备方法，其特征在于，所述卷取温度为580℃-690℃。
10.根据权利要求6所述的一种热轧热成形钢的制备方法，其特征在于，所述热轧薄板的金相组织为铁素体和珠光体。
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