CN111945076B - 一种汽车用980MPa级贝氏体基Q＆P钢及生产方法 - Google Patents

一种汽车用980MPa级贝氏体基Q＆P钢及生产方法 Download PDF

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Abstract

一种汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢及生产方法，其化学成分按质量百分比计包括：C 0.24％～0.28％、Si 1.40％～1.60％、Mn 2.40％～2.50％、P≤0.020％、S≤0.0050％、AlS 0.020％～0.070％、N≤0.0060％、Nb 0.030％～0.05％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明的有益效果是：在满足汽车车身结构件高强高延伸率的要求的同时，简化生产工艺，降低生产成本。

Description

一种汽车用980MPa级贝氏体基Q＆P钢及生产方法
技术领域
本发明涉及汽车用钢制造领域，尤其涉及一种汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢及生产方法。
背景技术
目前，先进高强钢在车身上应用较为广泛，如Q&P980、TRIP980、DP980以及TWIP980等，这些钢种目前已广泛应用于车身B柱及门框加强板等加强件以及前后纵梁等较为复杂的车身结构件。在先进高强钢的应用日益广泛的同时，高强度所伴随的成形困难等问题也不断出现，冷冲压成形工艺要求较高。同时，随着汽车厂对汽车结构件强度要求的不断提升，材料本身的生产工艺将更为复杂，合金成分添加更高，这无疑会增加相应的生产成本。因此，对于高强汽车用钢的生产方和使用方而言，如何降低高强汽车用钢的生产成本及结构件的成形难度成为至关重要的研究方向，为新一代汽车轻量化工程提供坚实的技术支撑。
专利文献CN 108193138A公开了一种980MPa级汽车用冷轧高强Q&P钢及其生产方法。所述Q&P钢的成分重量百分比组成：C：0.18％～0.24％，Si：0.60％～1.30％，Mn：1.60％～2.40％，P：0.02％～0.04％，S≤0.005％，Nb：0.040％～0.070％，N≤0.0060％，Als：0.50％～1.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。采用冷轧-连退的生产工艺生产出980MPa级高强钢，但是该发明中Nb的含量较高，生产成本较高，且无缓冷工序用以提升塑性。
专利文献CN 101775470A公开了一种汽车用低合金复相Q&P钢及其生产方法。其主要化学成分为：C：0.2％，Mn：1.5％，Si：1.6％，N：0.0034％，P：0.02％，S<0.0045％，O<0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。采用淬火-提温的热处理工艺，生产出强度级别为800MPa高强钢，但是该发明生产工艺过于复杂，难以满足稳定生产的需求。
综上，传统的汽车用冷轧高强Q&P钢生产工艺采用淬火-提温的热处理工艺，其工艺流程较为复杂，降低生产的稳定性，反复的对钢板升降温也成为降低生产成本的障碍；同时为保证成品的力学性能添加了较多的微合金元素，进一步提高了生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢及生产方法，在满足汽车车身结构件高强高延伸率的要求的同时，简化生产工艺，降低生产成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢，其化学成分按质量百分比计包括：C 0.24％～0.28％、Si 1.40％～1.60％、Mn 2.40％～2.50％、P≤0.020％、S≤0.0050％、AlS0.020％～0.070％、N≤0.0060％、Nb 0.030％～0.05％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
所述钢的抗拉强度980MPa以上，屈服强度700～780MPa，延伸率19％～22％，满足汽车车身结构件高强高延伸率要求。
本发明钢种成分部分化学组分配比说明：
碳(C)：碳作为高强钢中提升强度的一种重要元素，一方面作为间隙原子起到固溶强化的作用，同时与本发明中添加的Nb形成Nb(CN)析出产生析出强化的作用，另一方面碳作为一种稳定奥氏体的元素，在配分的过程中获得更多残余奥氏体。但碳含量过高会导致碳化物的析出并影响后续工艺的焊接性能。所以本发明设计的碳元素含量为0.24％～0.28％。
硅(Si)：硅由于在Fe3C中的溶解度较低，从而抑制配分过程中Fe3C的析出，为奥氏体的稳定保证更多的碳元素含量，但过多的硅会与锰形成稳定的氧化物影响钢板表面质量。所以本发明设计的硅元素含量为1.40％～1.60％。
锰(Mn)：锰作为高强钢中一种重要的有益元素，以固溶强化和细晶强化的形式提升钢的强塑性，同时锰元素可以显著提升钢的淬透性，降低马氏体转变的临界淬火速度，另外锰元素也是保证残余奥氏体稳定性的重要元素。但过高的锰元素会影响其后续工艺的焊接性能并在热轧过程中产生成分偏析。所以本发明设计的锰元素含量为2.40％～2.50％。
铌(Nb)：铌作为一种微合金化的元素在热轧过程中析出，由于其对晶界的钉扎效果起到细化奥氏体晶粒的作用，最终影响连续退火后的组织细化及成品的力学性能；但铌的含量过高会使残余奥氏体稳定性降低，影响成本在变形中的TRIP效应。所以本发明设计的铌元素含量为0.030％～0.05％。
铝(Al)：铝在炼钢过程中用于脱氧，同时铝会在钢中形成析出相起到细化晶粒的作用，但过多的铝会对连铸工艺产生影响。所以本发明设计的铝元素含量为0.020％～0.070％。
磷(P)、硫(S)：磷和硫在高强钢中属于有害元素，应尽量减少其含量。所以本法设计的磷及硫元素为P≤0.020％，S≤0.0050％。
一种汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢的生产方法，包括如下方法：
1)热轧：板坯的加热温度在1250～1290℃之间，加热时间≥180min，优选180-240nim，精轧开轧温度为1100～1140℃，终轧温度为930～970℃之间，卷取温度为580～620℃；
热轧开轧温度不宜过低，由于热轧的压下量较大，保证开轧温度以降低板坯开裂的倾向；终轧温度同样不宜过低，过低的终轧温度将提升变形抗力，轧制至目标厚度更为困难；卷曲温度需控制在580～620℃之间以保证不会在局部出现马氏体组织对后续冷轧工艺产生困难。
2)酸洗冷轧：热轧板在经过常规酸洗去氧化铁皮后进行冷轧，结合轧制能力及成品延伸率需求，本发明设计冷轧压下率为50％～60％；
3)连续退火：加热温度为820～860℃，保温时间为140～180s，之后以4～5℃/s的缓冷速率缓冷至680～720℃，随后以26～30℃/s的快冷速率快冷至时效温度，时效温度为350～450℃，时效时间为550～650s，然后冷却至室温。
退火温度在Ac3点以下，配合适当的保温时间，可以保证组织中铁素体再结晶，适当的铁素体比例以确保实验钢的塑性；以4～5℃/s的缓冷速率缓冷至680～720℃为取向附生铁素体的形成提供一定的过冷度及孕育期；时效温度为350～450℃且保温550～650s，过高的时效温度或过短的时效时间均导致奥氏体的含量不足进而导致实验钢延伸率降低。
本发明的生产工艺采用一步快冷至时效温度的方案代替了传统淬火-提温工艺，提升了生产稳定性，降低生产成本；同时本发明在保证成品性能的前提下减少了铌合金的用量，进一步降低生产成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的连续退火生产工艺不同于传统的Q&P工艺，针对淬火后再加热这种复杂的生产工艺进行改进，在淬火后直接进入过时效阶段，简化生产工艺，降低生产成本。
(2)采用本发明所述的成分设计及工艺方法生产的高强钢，其抗拉强度980MPa以上，屈服强度700～780MPa，延伸率19～22％，在保证强度要求的同时延伸率超出同级别Q&P钢较多，满足汽车车身结构件高强高延伸率的要求。
说明书附图
图1是本发明的典型组织形貌的SEM表征。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行更详细的描述，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何的限制。
表1中列出了实施例钢的化学成分，表2列出了实施例钢的连铸和热轧工艺参数，表3列出了实施例钢冷轧工艺参数，表4列出了连续退火的工艺参数，表5给出了实施例钢的力学性能。
表1实施例钢的化学成分(wt％)
序号 C Si Mn P S AlS N Nb
1# 0.26 1.50 2.50 - - 0.035 ≤0.0045 0.04
2# 0.25 1.45 2.42 - - 0.041 ≤0.0045 0.032
3# 0.24 1.55 2.46 - - 0.032 ≤0.0045 0.049
4# 0.27 1.4 2.48 - - 0.047 ≤0.0045 0.048
5# 0.28 1.45 2.40 - - 0.031 ≤0.0045 0.036
6# 0.26 1.6 2.45 - - 0.029 ≤0.0045 0.039
7# 0.27 1.52 2.49 - - 0.052 ≤0.0045 0.041
8# 0.25 1.48 2.43 - - 0.040 ≤0.0045 0.047
表2实施例钢的连铸和热轧工艺
Figure BDA0002673555700000041
表3实施例钢的冷轧工艺
Figure BDA0002673555700000042
Figure BDA0002673555700000051
表4实施例钢的退火工艺
Figure BDA0002673555700000052
表5实施例钢的力学性能
序号 YS(MPa) TS(MPa) EL(％) N
1# 732 1071 22.7 0.14
2# 708 1085 21.7 0.13
3# 758 1083 20.2 0.12
4# 741 1077 19.5 0.13
5# 783 1075 21.3 0.13
6# 772 1089 20.5 0.12
7# 754 1079 19.7 0.12
8# 761 1081 20.4 0.13
由上述实施例可见，采用本发明的成分设计、轧制、连续退火工艺，制备出的汽车用钢抗拉强度980MPa以上，屈服强度700～780MPa，延伸率19～22％，满足汽车车身结构件高强高延伸率要求。

Claims (4)

1.一种汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢，其特征在于，其化学成分按质量百分比计包括：C 0.24％～0.28％、Si 1.40％～1.60％、Mn 2.40％～2.50％、P≤0.020％、S≤0.0050％、Als0.020％～0.070％、N≤0.0060％、Nb 0.030％～0.05％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；
所述的汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢的生产方法，包括如下方法：
1)热轧：板坯的加热温度在1250～1290℃之间，加热时间≥180min，精轧开轧温度为1100～1140℃，终轧温度为930～970℃之间，卷取温度为580～620℃；
2)冷轧：冷轧压下率为50％～60％；
3)连续退火：加热温度为820～860℃，保温时间为140～180s，之后以4～5℃/s的缓冷速率缓冷至680～720℃，随后以26～30℃/s的快冷速率快冷至时效温度，时效温度为350～450℃，时效时间为550～650s，然后冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢，其特征在于，所述钢屈服强度700～780MPa。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢，其特征在于，所述钢的延伸率19％～22％。
4.根据权利要求1所述的一种汽车用980MPa级贝氏体基Q&P钢，其特征在于，上述步骤1)中加热时间为180-240min。
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