CN115679208A - 一种1500Mpa级冷硬热成形钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种1500Mpa级冷硬热成形钢及其生产方法，属于冶金技术领域。其化学成分及质量百分含量为：C:0.20～0.28%，Mn:1.2～1.5%，S≤0.005%，P≤0.020%，Si:0.15～0.35%，Als:0.03～0.05%，Cr:0.18～0.35%，N≤0.006%，Ti:0.030～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；其生产方法包括冶炼、连铸、热轧、卷取、酸洗、冷轧、热冲压成形工序。本发明生产的冷硬热成形钢抗拉强度≥1500Mpa，弯曲性能、耐氢致延迟开裂性能优异，省去了退火过程，降低了生产成本。

Description

一种1500Mpa级冷硬热成形钢及其生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种1500Mpa级冷硬热成形钢及其生产方法。

背景技术

随着汽车轻量化和安全性要求不断提升，千兆帕及以上超高强钢的需求日益增长，但由于高强钢在进行冷成形加工时，不可避免的存在回弹严重、开裂风险大的问题，而热冲压成形钢的工艺是将板料加热到完全奥氏体化状态，快速转移到具有均匀冷却系统的模具中高速冲压成形，同时进行冷却淬火处理获得具有均匀马氏体组织的超高强钢零件，不仅成形性好，可冲压复杂的结构件，且可以消除回弹影响，零件精度高，质量好。

目前广泛使用的热成形钢为Mn-B系钢，其淬火后抗拉强度大于1500Mpa，伸长率达到5%。生产流程包括冶炼、连铸、热轧、卷曲、酸洗、冷轧、连续退火和热冲压成形淬火，但是存在生产流程长、能耗高、成本高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种1500Mpa级冷硬热成形钢及其生产方法，所生产的冷硬热成形钢组织基本为马氏体，具有较高的强度和良好的成形性能。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

一种1500Mpa级冷硬热成形钢，其化学成分及质量百分含量为：C:0.20～0.28%，Mn:1.2～1.5%，S≤0.005%，P≤0.020%，Si:0.15～0.35%，Als:0.03～0.05%，Cr:0.18～0.35%，N≤0.006%，Ti:0.030～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述冷硬热成形钢的显微组织中马氏体的体积占比≥95%。

所述冷硬热成形钢屈服强度950～1250Mpa，抗拉强度≥1500Mpa，延伸率A50≥6%，热成形回火后横向三点弯曲角度≥90°且经180°弯曲后在0.1mol/L的HCl水溶液中浸泡300h不开裂。

上述1500Mpa级冷硬热成形钢的生产方法，包括冶炼、连铸、热轧、卷取、酸洗、冷轧、热冲压成形工序；

所述热冲压成形工序，冷轧工序得到的冷硬带钢在900～950℃保温3～6min，热冲压成形-淬火处理的温度为750～780℃，以≥30℃/S的速度冷却至150～250℃，然后在170～220℃保温25～35min进行回火。

所述热轧工序，精轧入口温度为1020～1090℃，终轧温度为840～880℃。

所述卷取工序，卷取温度620～660℃。

所述酸洗工序，酸液浓度150～220g/L，酸洗速度100～130m/min。

所述冷轧工序，冷轧压下率≥50%，冷硬带钢厚度为0.7～2.5mm，冷硬带钢的金相组织为铁素体和珠光体。

采用本发明技术方案产生的有益效果在于：

本发明通过对合金元素的优化，不需加入成本较高的Mo、Nb、V元素，保证材料具有良好的淬透性，热冲压成形后可以获得细小、均匀的位错马氏体，满足强度性能需求。在本发明中，C增加强度并满足淬硬性；Mn是奥氏体稳定化元素，有效提高奥氏体淬透性，确保奥氏体在冷却过程中获得马氏体组织所必须的冷却速率，同时降低铁素体中的固溶C，促使C向奥氏体中转移，提高奥氏体淬透性的同时净化铁素体基体，从而提高钢的延性；Si是铁素体形成元素，易于向铁素体溶解，可以有效地提高C、Mn在铁素体中的化学势，在冷却过程中，Si的添加显著加速C、Mn向奥氏体中的转移，从而间接增加奥氏体的稳定性；Cr能显著提高钢的淬透性，本发明通过控制Cr含量能够保证钢板在淬火过程中快速形成马氏体组织，保证马氏体量≥95%，提高钢板强度和硬度；Al在钢中起脱氧作用，本发明需要钢中有一定量酸溶铝保证Al的脱氧作用充分发挥；通过控制Ti含量能够将有害元素N以氮化物形式固定，同时细化奥氏体晶粒，增加韧性。

本发明通过将铸坯进行热连轧和酸连轧获得平整表面较好的冷硬板，保证热冲压前落料和预成形要求；在900～950℃加热温度下，保温3～6min能够将所述冷硬板完全奥氏体化，均匀组织成分；在750～780℃条件下进行热冲压成形-淬火处理，经模具淬火快速冷却（冷却速度≥30℃/s），完成奥氏体向马氏体组织的转变；在170～220℃回火25～35min过程中错密度降低，马氏体分解析出过渡型碳化物，对位错有钉扎作用，从而避免了抗拉强度和屈服强度降低，同时，回火过程中释放部分残余应力，改善组织均匀性和延伸率(塑性)，最终制备得到的抗拉强度≥1500MPa且高延伸率的满足汽车用超高强度热成形钢的要求。

本发明与传统无镀层退火板热冲压成形相比省去了退火过程，降低了生产成本，减少了能源损耗，得到的冷硬热成形钢屈服强度950-1250Mpa，抗拉强度≥1500Mpa，延伸率A50≥6%，且弯曲性能优异，氢致延迟开裂时间满足标准T/CSAE155-2020。

附图说明

图1为实施例1中的冷硬带钢的显微组织图；

图2为实施例1中的冷硬热成形钢的显微组织图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

一种1500Mpa级冷硬热成形钢，其化学成分及质量百分含量为：C:0.20～0.28%，Mn:1.2～1.5%，S≤0.005%，P≤0.020%，Si:0.15～0.35%，Als:0.03～0.05%，Cr:0.18～0.35%，N≤0.006%，Ti:0.030～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；其显微组织中马氏体的体积占比≥95%；屈服强度950～1250Mpa，抗拉强度≥1500Mpa，延伸率A50≥6%，热成形回火后横向三点弯曲角度≥90°且经180°弯曲后在0.1mol/L的HCl水溶液中浸泡300h不开裂。

上述1500Mpa级冷硬热成形钢的生产方法，包括冶炼、连铸、热轧、卷取、酸洗、冷轧、热冲压成形工序。具体工艺控制如下：

（1）热轧工序：精轧入口温度为1020～1090℃，终轧温度为840～880℃；

（2）卷取工序：卷取温度620～660℃；

（3）酸洗工序：酸液浓度150～220g/L，酸洗速度100～130m/min；

（4）冷轧工序：冷轧压下率≥50%，冷硬带钢厚度为0.7～2.5mm；

（5）热冲压成形工序：冷轧工序得到的冷硬带钢在900～950℃保温3～6min，热冲压成形-淬火处理的温度为750～780℃，以≥30℃/S的速度冷却至150～250℃，然后在170～220℃保温25～35min进行回火；然后按照相应的国家标准进行性能测试。

实施例1-8冷硬热成形钢的化学成分质量百分比见表1，生产步骤各工序参数控制见表2、3，热冲压成形后力学性能见表4。

表1、各实施例冷硬热成形钢的化学成分质量百分比（%）

表2、各实施例热轧、卷取、酸洗、冷轧工序参数

表3、各实施例热冲压成形工序参数

表4、各实施例冷硬热成形钢的力学性能

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Claims (9)

1.一种1500Mpa级冷硬热成形钢，其特征在于，其化学成分及质量百分含量为：C:0.20～0.28%，Mn:1.2～1.5%，S≤0.005%，P≤0.020%，Si:0.15～0.35%，Als:0.03～0.05%，Cr:0.18～0.35%，N≤0.006%，Ti:0.030～0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.基于权利要求1所述的1500Mpa级冷硬热成形钢，其特征在于，所述冷硬热成形钢的显微组织中马氏体的体积占比≥95%。

3.基于权利要求1或2所述的1500Mpa级冷硬热成形钢，其特征在于，所述冷硬热成形钢屈服强度950～1250Mpa，抗拉强度≥1500Mpa，延伸率A50≥6%，热成形回火后横向三点弯曲角度≥90°且经180°弯曲后在0.1mol/L的HCl水溶液中浸泡300h不开裂。

4.基于权利要求1-3任一项所述的1500Mpa级冷硬热成形钢的生产方法，其特征在于，其包括冶炼、连铸、热轧、卷取、酸洗、冷轧、热冲压成形工序；

所述热冲压成形工序，冷轧工序得到的冷硬带钢在900～950℃保温3～6min，热冲压成形-淬火处理的温度为750～780℃，以≥30℃/S的速度冷却至150～250℃，然后在170～220℃保温25～35min进行回火。

5.基于权利要求4所述的1500Mpa级冷硬热成形钢的生产方法，其特征在于，所述热轧工序，精轧入口温度为1020～1090℃，终轧温度为840～880℃。

6.基于权利要求5所述的1500Mpa级冷硬热成形钢的生产方法，其特征在于，所述卷取工序，卷取温度620～660℃。

7.基于权利要求6所述的1500Mpa级冷硬热成形钢的生产方法，其特征在于，所述酸洗工序，酸液浓度150～220g/L，酸洗速度100～130m/min。

8.基于权利要求4-7任一项所述的1500Mpa级冷硬热成形钢的生产方法，其特征在于，所述冷轧工序，冷轧压下率≥50%，冷硬带钢厚度为0.7～2.5mm。

9.基于权利要求8所述的1500Mpa级冷硬热成形钢的生产方法，其特征在于，所述冷硬带钢的金相组织为铁素体和珠光体。

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