CN112481553A - 具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢及超快冷生产方法 - Google Patents

具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢及超快冷生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢及超快冷生产方法，该结构用钢化学成分按质量百分比计：C：0.09％～0.20％，Si：0.18％～0.28％，Mn：2.0％～2.8％，P≤0.018％，S≤0.005％，Als：0.025％～0.062％，Mo：0.15％～0.25％，其余为Fe及不可避免杂质。优点是：该汽车用钢是抗拉强度大于1000MPa的冷轧薄板钢板，化学成分简单，除C、Si、Mn外，仅添加了少量的Mo元素，冶炼成本低廉，工艺控制简便。

Description

具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢及超快冷生产方法
技术领域
本发明涉及一种具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢及超快冷生产方法。
背景技术
汽车轻量化已成为汽车行业发展的主要趋势，即在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的重量，从而提高汽车的动力，减少燃料的消耗，进而降低排气污染。实验证实，汽车的重量降低1％，油耗可降低0.7％。为了满足汽车轻量化的发展需求，高强钢、超高强钢应运而生。据统计，目前强度1000MPa级的汽车钢被广泛使用。主要应用于汽车的结构件、加强件和防撞件，比如汽车保险杠、防撞杆及防撞杆加强架构件等。要想得到强度高的汽车钢板，在其研发生产过程中，就要对其化学成分和生产工艺进行优化。现有技术中，对于生产钢板的冷却方式一般采用较低的冷却速度到一定的温度，经过查阅大量的文献分析研究，如果采用一般的冷却方式生产强度级别高的钢板，需要添加种类和含量较多的合金元素，这样就增加了生产成本。
公开号为CN109371317A的专利中提出了一种1000MPa级超快冷冷轧双相钢板及其制备方法，其优选化学成分百分比为：C：0.1～0.15％，Si：0.3～0.9％，Mn：1.6～2.2％，P≤0.015％，S≤0.008％，Als：0.03～0.06％，Nb：0.02～0.05％，N≤0.005％，其余为Fe及不可避免杂质；制备方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火、平整工序。尽管具有优良的力学性能，但是其较高的碳含量，会影响其焊接性能和轧制难度。且有含有合金元素，生产成本较高。
公开号为CN102586688A、CN107043888A、CN105132816A的专利中也分别提出了强度在1000MPa左右的钢板及其生产方法，但其成分中均含有元素Cr，虽然可以提高钢板的淬透性，但是在热轧过程中会有很大难度，不利于生产。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢及超快冷生产方法，利用超快冷技术，添加少量比Cr提高钢材淬透性更强的Mo元素，在保证性能的前提下，降低生产成本。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢，化学成分按质量百分比计：
C：0.09％～0.20％，Si：0.18％～0.28％，Mn：2.0％～2.8％，P≤0.018％，S≤0.005％，Als：0.025％～0.062％，Mo：0.15％～0.25％，其余为Fe及不可避免杂质。
该汽车用钢的屈服强度：700～850MPa，抗拉强度：1000～1180MPa，延伸率：18％～25％。
该汽车用钢中的化学成分：
C：碳是钢中最有效的固溶强化元素，钢板的强度随碳含量的提高而显著增，但碳含量过高，钢板的塑性下降，成形性和焊接性能降低；碳含量过低，会导致钢板的强度不足，因此，碳含量控制在0.09％～020％之间。
Si：硅元素可以扩大α+γ区，使临界区处理的温度范围加宽，硅为非碳化物形成元素，通过固溶强化来提高钢板的强度和冷加工变形硬化率，硅含量不足，钢板的强度、塑性同时降低；硅含量过高，会降低热轧板坯的表面质量、冷轧钢板的涂镀性能和焊接性能。因此，硅含量控制在0.18％～0.28％。
Mn：锰元素可以有效提高产品的淬透性，是有效的固溶强化元素之一，可以促进马氏体的形成。锰含量过高，则会造成严重的成分偏析，形成带状组织，影响钢板的力学性；锰含量过低，马氏体形成量不足，强度下降。因此，锰含量控制在2.0％～2.8％范围。
S：磷、硫为残留元素，磷含量过高，会严重破坏钢的冲击韧性，极易造成钢板中心偏析，且存在二次加工脆性，影响钢板的热加工及焊接性；硫含量过高，会使钢板的冷弯和扩孔性能下降，易与Mn形成非金属夹杂物，故两者均应尽量控制在较低水平。即P≤0.018％，S≤0.005％。
Al：铝元素作为脱氧剂或合金化元素加入钢中，铝脱氧能力比硅、锰强得多。铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性，降低冷脆倾向和时效倾向性。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。所以也要控制其含量。因此，铝含量选择控制在0.025％～0.062％。
Mo：钼在钢中能提高淬透性和热强性。防止回火脆性。在调质钢中，钼能使较大断面的零件淬深、淬透，提高钢的抗回火性或回火稳定性，使零件可以在较高温度下回火，从而更有效地消除(或降低)残余应力，提高塑性。钼在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，它是缩小奥氏体相区的元素，钼提高钢的淬透性，其作用较铬强。与锰并存时，钼又降低或抑止因其他元素所导致的回火脆性。对钢的力学性能的作用。钼对铁素体有固溶强化作用.同时也提高碳化物的稳定性.从而提高钢的强度。钼对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用。因此，钼含量控制在0.15％～0.25％。
具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢的超快冷生产方法，该生产方法为：冶炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→连续退火；连续退火工序的快冷段采用超快冷方式，以80～98℃/s的冷却速度快冷至100～150℃。
所述的连续退火工序：以5～10℃/s的加热速率将带钢加热到温度750～810℃，保温时间为160-180s，缓冷速度为5-9℃/s，缓冷温度650～730℃，快冷段采用超快冷方式，再以30～50℃/s的加热速度加热到270～290℃，然后时效处理240～420s，之后风冷至室温。然后时效240～420s，之后风冷至室温。
所述的热轧：板坯加热温度为1220～1280℃，保温180min以上；热轧开轧温度大于1100℃，终轧温度为870～950℃；卷取温度为660～720℃；
冷轧：冷轧压下率控制在60％～70％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明所提供的抗拉强度大于1000MPa的冷轧薄板钢板，化学成分简单，除C、Si、Mn外，仅添加了少量的Mo元素，冶炼成本低廉，工艺控制简便。
2)本发明采用超快冷工艺，可以实现轧件在极短时间内快速降温至目标温度，通过控制轧件开轧温度、终轧温度及轧后冷却速度，来控制轧材的高温奥氏体组织形态及转变过程，最终控制钢材的组织类型，形态及分布，从而达到提高轧材组织和力学性能的目的。连续退火为双相区加热，快冷要求的冷却速度为80～98℃/s，连退生产方法较为简单。
3)室温下得到铁素体(40～60％)和马氏体(30～50％)及少量残余奥氏体(5～10％)组织，组织均匀，力学性能优异，钢板抗拉强度大于1000MPa，同时具有良好塑性，为汽车行业提供了理想的轻量化材料。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢，化学成分按质量百分比计：
C：0.09％～0.20％，Si：0.18％～0.28％，Mn：2.0％～2.8％，P≤0.018％，S≤0.005％，Als：0.025％～0.062％，Mo：0.15％～0.25％，其余为Fe及不可避免杂质。
该汽车用钢的屈服强度：700～850MPa，抗拉强度：1000～1180MPa，延伸率：18％～25％。
具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢的超快冷生产方法，该生产方法为：冶炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→连续退火；连续退火工序的快冷段采用超快冷方式，以80～98℃/s的冷却速度快冷至100～150℃。
1)冶炼：按照设计成分进行冶炼，即C：0.09％～0.20％，Si：0.18％～0.28％，Mn：2.0％～2.8％，P≤0.018％，S≤0.005％，Als：0.025％～0.062％，Mo：0.15％～0.25％，其余为Fe及不可避免杂质。连铸成板坯。
2)热轧：板坯加热温度为1220～1280℃，保温180min以上；热轧开轧温度为大于1100℃，终轧温度为870～950℃；卷取温度为660～720℃。
3)酸洗和冷轧：热轧板经常规酸洗后进行冷轧，冷轧压下率控制在60％～70％。
4)连续退火：以5～10℃/s的加热速率将带钢加热到温度750～810℃，保温时间为160-180s，缓冷速度为5-9℃/s，缓冷温度650～730℃，超快冷速度为80～98℃/s，快冷至100～150℃，再以30～50℃/s的加热速度加热到270～290℃，然后时效240～420s，之后风冷至室温。
实施例
具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢的化学成分如表1所示。
表1化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Als Mo Fe
1 0.092 0.27 2.1 0.017 0.003 0.030 0.18 余量
2 0.13 0.19 2.5 0.012 0.005 0.028 0.23 余量
3 0.098 0.25 2.7 0.013 0.005 0.060 0.21 余量
4 0.12 0.20 2.3 0.015 0.004 0.055 0.16 余量
5 0.15 0.26 2.6 0.012 0.004 0.050 0.19 余量
6 0.18 0.21 2.2 0.014 0.003 0.058 0.22 余量
具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢的轧制工艺参数如表2所示。
表2轧制工艺参数
Figure BDA0002772687640000041
具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢的连退工艺参数如表3所示。
表3连退工艺参数
Figure BDA0002772687640000051
具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢的力学性能如表4所示：
表4钢板的力学性能
实施例 Rp<sub>0.2</sub>(MPa) Rm(MPa) A(％)
1 802 1104 23
2 786 1024 20
3 815 1036 21
4 808 1075 23
5 813 1116 24
6 788 1035 19
本发明采用超快冷工艺，可以实现轧件在极短时间内快速降温至目标温度，通过控制轧件开轧温度、终轧温度及轧后冷却速度，来控制轧材的高温奥氏体组织形态及转变过程，最终控制钢材的组织类型，形态及分布，从而达到提高轧材组织和力学性能的目的。连续退火为双相区加热，快冷要求的冷却速度为80～98℃/s，连退生产方法较为简单。

Claims (5)

1.具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢，其特征在于，化学成分按质量百分比计：
C：0.09％～0.20％，Si：0.18％～0.28％，Mn：2.0％～2.8％，P≤0.018％，S≤0.005％，Als：0.025％～0.062％，Mo：0.15％～0.25％，其余为Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢，其特征在于，该汽车用钢的屈服强度：700～850MPa，抗拉强度：1000～1180MPa，延伸率：18％～25％。
3.一种根据权利要求1或2所述的具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢的超快冷生产方法，其特征在于，该生产方法为：冶炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→连续退火；连续退火工序的快冷段采用超快冷方式，以80～98℃/s的冷却速度快冷至100～150℃。
4.根据权利要求3所述的具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢的超快冷生产方法，其特征在于，所述的连续退火工序：以5～10℃/s的加热速率将带钢加热到温度750～810℃，保温时间为160-180s，缓冷速度为5-9℃/s，缓冷温度650～730℃，快冷段采用超快冷方式，再以30～50℃/s的加热速度加热到270～290℃，然后时效处理240～420s，之后风冷至室温。然后时效240～420s，之后风冷至室温。
5.根据权利要求3所述的具有良好淬透性1000MPa级汽车用钢的超快冷生产方法，其特征在于，所述的热轧：板坯加热温度为1220～1280℃，保温180min以上；热轧开轧温度大于1100℃，终轧温度为870～950℃；卷取温度为660～720℃；
冷轧：冷轧压下率控制在60％～70％。
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