CN117107148B - 一种高强度复合钢板及其冲压工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度复合钢板及其冲压工艺，涉及钢板冲压技术领域。本发明先采用铁、碳、铝、钛、硼、硅、铬、铌等各元素复配，提高复合钢板的强度和淬透性，通过先热轧再冷轧，获得高强度钢板，使得钢板横向组织呈细碎的纤维组织结构，进而提高强度；然后利用低碳钢夹在两块高强钢板之间，提高复合钢板的韧性和强度，再电镀锌锰，有利于减轻冲压开裂的倾向，然后进行无氧加热，使得镀层形成界限分明的双层结构，抑制冲压开裂，此外，铌的碳化物和氮化物在无氧加热处理过程中，扩散至内层结构，成为形核质点，有效改善晶界，从而减轻冲压开裂，进而提高复合钢板的性能。

Description

一种高强度复合钢板及其冲压工艺
技术领域
本发明涉及钢板冲压技术领域，具体为一种高强度复合钢板及其冲压工艺。
背景技术
在科技的高速发展进步下，各个行业的技术也不断创新，对热冲压钢板的应用需求以及生产使用的技术要求也日益增高。以汽车制造领域为例，由于存在对环境保护的压力，能做到节能减排，需要考感到汽车产品的各个组成部分，能实现车体轻量和碰撞安全性就能很大程度达到产品的革新进步，而车体开始逐渐采用热成形冲压技术制造的钢板。
钢板热浸镀技术在热冲压成型过程中，具有防止钢板表面氧化、脱碳等优点。而纯锌镀层热冲压钢变形过程中裂纹的产生原因是纯锌镀层中存在大量的Zn元素富集，在高温及外加应力的协同作用下，液态锌沿奥氏体晶界扩散并与基板不断产生α-Fe(Zn)，裂纹沿α-Fe(Zn)和液液相界面不断扩展，导致基体发生脆断，导致钢板的高温开裂，从而影响钢板质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度复合钢板及其冲压工艺，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高强度复合钢板的制备及其冲压工艺，包括以下步骤：
（1）向温度为1480~1540℃的高炉铁水中加入石灰和萤石，保温7~15min，加入菱镁球和生铁，烘烤3~8min，出钢，出钢温度为1600~1630℃，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次加入碳化硅、铝灰、铝粒、钛铁合金、硼铁、铬铁合金、铌铁合金，熔化后，1580~1680℃下保温15~25min；出钢完毕后，送入真空罐内，抽真空至500~800Pa，氮气流量为15~20NL/min、1350~1400℃下吹氮处理8~10min，然后加入钢水覆盖剂，浇筑成断面150mm×150mm的钢坯；
（2）将钢坯于1150~1200℃加热30~70min后出钢，采用五道次热轧，热轧至厚度为4~10mm；500~680℃下卷取，得钢卷，再浸泡于50~60℃的质量分数为15%的硫酸，酸洗5~10min，取出，再采用3次冷轧，冷轧至0.8~2.6mm，600~850℃退火30min得高强钢板；
（3）将高强碳钢、ZJ330低碳钢、高强钢板叠放，沿四周焊接，进行一次热轧，600~850℃退火1h得复合钢板；
（4）将复合钢板依次用320#、800#、1500#砂纸逐级打磨一次，分别浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠溶液、蒸馏水、质量分数为10%的硫酸溶液，每次浸泡2~6min，以复合钢板为阴极、铂片为阳极，25℃沉积20~40min；采用厚0.05mm不锈钢箔完全包裹复合钢板，900~950℃无氧处理2~3h后，取下不锈钢箔，然后移至热冲压模具，600~800℃冲压成型，32~35℃/s冷却至室温，得高强度复合钢板。
进一步的，步骤（1）所述铁水成分为碳4.4~4.7wt%、硅0.2~0.8wt%、锰0.3~1.0wt%、磷0.06~0.2wt%、硫0.01~0.03wt%，其余为铁及不可避免的不纯物；所述生铁成分为碳3.0~3.4wt%、硅0.3~0.5wt%、锰0.45~0.7wt%、磷0.01~0.06wt%、硫0.02~0.04wt%、其余为铁及不可避免的不纯物；所述铝灰成分为氧化铝35~55wt%、二氧化硅1~5wt%、碳0.5~2wt%，其余为金属铝；所述钛铁合金成分为铁19.2~25.4wt%、铝1.2~2.4wt%、硅1.3~2.6wt%、氧2.5~3.5wt%，其余为钛；所述硼铁成分为碳0.25~0.3wt%、硼1.5wt%、锰0.8~1.1wt%、铬0.8~1.1wt%、钒0.2~0.3wt%、钛0.1~0.2wt%，其余为铁；所述铬铁合金成分为碳0.5~4.3wt%、铬22~34wt%、镍4~12wt%、铜l~5wt%，其余为铁；所述铌铁合金成分为铌58.0~62.4wt%、碳0.01~0.05wt%、硫0.001~0.007wt%、铝1.8~2.1wt%、硅0.06~0.2wt%、磷0.004~0.01wt%、锰0.01~0.1wt%，其余为铁。
进一步的，步骤（1）所述石灰的加入量为25~30kg/t钢，萤石的加入量为12~20kg/t钢，菱镁球加入量为1.5kg/t钢，生铁的加入量为15~22kg/t钢，碳化硅的加入量为0.4~0.8kg/t钢，铝灰的加入量为1.0kg/t钢，铝灰的加入量为1.0kg/t钢，钛铁合金的加入量为5~10kg/t钢，硼铁的加入量为0.1~0.4kg/t钢，铬铁合金的加入量为8~15kg/t钢，铌铁合金的加入量为5~10kg/t钢，钢水覆盖剂的加入量为1.0kg/t钢。
进一步的，步骤（1）所述出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量为20~30NL/min。
进一步的，步骤（2）所述每次冷轧前，将钢卷浸泡在液氮中10~20min。
进一步的，步骤（2）所述热轧的开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃。
进一步的，步骤（3）所述高强碳钢、ZJ330低碳钢、高强钢板的厚度比为1:4~6:1。
进一步的，步骤（3）所述热轧温度为1000~1100℃，轧制压下率为40~60%。
进一步的，步骤（4）所述沉积采用锌锰镀液，锌锰镀液成分为七水硫酸锌0.15mol/L，一水硫酸锰0.35mol/L，五水合柠檬酸钠0.60mol/L，其余为去离子水。
进一步的，步骤（4）所述沉积条件为：脉冲频率1000Hz，占空比0.2，平均电流密度75mA/cm2。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明采用铁、碳、铝、钛、硼、硅、铬、铌等各元素复配，制成钢坯，实现晶粒细化、组织均匀，提高复合钢板的强度和淬透性，先通过高温热轧进行第一次轧制，使钢坯充分回复，横向组织呈片层结构，提高钢坯冷轧变形能力，避免钢坯直接冷轧出现的开裂现象，进而间接提高复合钢板的力学性能，再通过冷轧进行第二次轧制，随着温度的降低，片层结构被细化、拉长，破碎成细碎的纤维组织结构，进而获得高强钢板。
本发明采用低碳钢夹在两块高强钢板之间，焊接封边，进行第一次加热处理，通过热轧，使得复合钢板的中间部位熔融结合，利用低碳钢提高高强钢板的韧性，进而在保证复合钢板强度的同时，提高复合钢板的韧性和抗冲击性；然后表面电镀一层锌锰合金，锰元素的加入，在奥氏体化过程中，合金物相发生转变，从针状向汉字状或多边形状转变，有利于减轻冲压开裂的倾向；然后进行第二次加热，使得镀层中的锌元素与钢坯中的铁、铬等元素相互扩散，并且加热过程中，使复合钢板处于无氧环境，从而促使镀层形成界限分明的双层结构，在后续冲压过程中，优先消耗表层结构，从而保护内层结构的稳定性，抑制冲压开裂，此外，铌的碳化物和氮化物也在无氧加热处理过程中，弥散析出，扩散至内层结构，成为内层结构的形核质点，防止在后续冲压过程中的晶粒再生长，有效改善晶界，从而减轻冲压开裂，进而提高复合钢板的性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例1；（1）向温度为1480℃的高炉铁水中加入石灰和萤石，石灰加入量为25kg/t钢，萤石加入量为12kg/t钢，保温7min，加入菱镁球和生铁，菱镁球加入量为1.5kg/t钢，生铁的加入量为15kg/t钢，烘烤3min，出钢，出钢温度为1600℃，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次加入碳化硅、铝灰、铝粒、钛铁合金、硼铁、铬铁合金、铌铁合金，碳化硅加入量为0.4kg/t钢，铝灰加入量为1.0kg/t钢，铝灰加入量为1.0kg/t钢，钛铁合金加入量为5kg/t钢，硼铁加入量为0.1kg/t钢，铬铁合金加入量为8kg/t钢，铌铁合金加入量为5kg/t钢，熔化后，1580℃下保温15min；出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量为20NL/min，出钢完毕后，送入真空罐内，抽真空至500Pa，氮气流量为15NL/min、1350℃下吹氮处理8min，然后加入钢水覆盖剂，钢水覆盖剂的加入量为1.0kg/t钢，浇筑成断面150mm×150mm的钢坯；所述铁水成分为碳4.4wt%、硅0.2wt%、锰0.3wt%、磷0.06wt%、硫0.01wt%，其余为铁及不可避免的不纯物；所述生铁成分为碳3wt%、硅0.3wt%、锰0.45wt%、磷0.01wt%、硫0.02wt%、其余为铁及不可避免的不纯物；所述铝灰成分为氧化铝35wt%、二氧化硅1wt%、碳0.5wt%，其余为金属铝；所述钛铁合金成分为铁19.2wt%、铝1.2wt%、硅1.3wt%、氧2.5wt%，其余为钛；所述硼铁成分为碳0.25wt%、硼1.5wt%、锰0.8wt%、铬0.8wt%、钒0.2wt%、钛0.1wt%，其余为铁；所述铬铁合金成分为碳0.5wt%、铬22wt%、镍4wt%、铜lwt%，其余为铁；所述铌铁合金成分为铌58wt%、碳0.01wt%、硫0.001wt%、铝1.8wt%、硅0.06wt%、磷0.004wt%、锰0.01wt%，其余为铁；
（2）将钢坯于1150℃加热30min后出钢，采用五道次热轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃，热轧至厚度为4mm；500℃下卷取，得钢卷，再浸泡于50℃的质量分数为15%的硫酸，酸洗5min，取出，再采用3次冷轧，每次冷轧前，将钢卷浸泡在液氮中10min，冷轧至0.8mm，600℃退火30min得高强钢板；
（3）将高强碳钢、ZJ330低碳钢、高强钢板按厚度比为1:4:1叠放，沿四周焊接，1000℃下一次热轧，轧制压下率为40%，600℃退火1h得复合钢板；
（4）将复合钢板依次用320#、800#、1500#砂纸逐级打磨一次，分别浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠溶液、蒸馏水、质量分数为10%的硫酸溶液，每次浸泡2min，以复合钢板为阴极、铂片为阳极，脉冲频率1000Hz、占空比0.2，平均电流密度75mA/cm2、25℃下沉积20min；采用厚0.05mm不锈钢箔完全包裹复合钢板，900℃无氧处理2h后，取下不锈钢箔，然后移至热冲压模具，600℃冲压成型，32℃/s冷却至室温，得高强度复合钢板；所述沉积采用锌锰镀液，锌锰镀液成分为七水硫酸锌0.15mol/L，一水硫酸锰0.35mol/L，五水合柠檬酸钠0.60mol/L，其余为去离子水。
实施例2；（1）向温度为1510℃的高炉铁水中加入石灰和萤石，石灰加入量为27.5kg/t钢，萤石加入量为16kg/t钢，保温11min，加入菱镁球和生铁，菱镁球加入量为1.5kg/t钢，生铁的加入量为18.5kg/t钢，烘烤5min，出钢，出钢温度为1615℃，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次加入碳化硅、铝灰、铝粒、钛铁合金、硼铁、铬铁合金、铌铁合金，碳化硅加入量为0.6kg/t钢，铝灰加入量为1.0kg/t钢，铝灰加入量为1.0kg/t钢，钛铁合金加入量为7.5kg/t钢，硼铁加入量为0.25kg/t钢，铬铁合金加入量为11.5kg/t钢，铌铁合金加入量为7.5kg/t钢，熔化后，1630℃下保温20min；出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量为25NL/min，出钢完毕后，送入真空罐内，抽真空至650Pa，氮气流量为18NL/min、1375℃下吹氮处理9min，然后加入钢水覆盖剂，钢水覆盖剂的加入量为1.0kg/t钢，浇筑成断面150mm×150mm的钢坯；所述铁水成分为碳4.55wt%、硅0.5wt%、锰0.65wt%、磷0.13wt%、硫0.02wt%，其余为铁及不可避免的不纯物；所述生铁成分为碳3.2wt%、硅0.4wt%、锰0.58wt%、磷0.035wt%、硫0.03wt%、其余为铁及不可避免的不纯物；所述铝灰成分为氧化铝45wt%、二氧化硅3wt%、碳1.25wt%，其余为金属铝；所述钛铁合金成分为铁22.3wt%、铝1.8wt%、硅1.95wt%、氧3.0wt%，其余为钛；所述硼铁成分为碳0.28wt%、硼1.5wt%、锰0.95wt%、铬0.95wt%、钒0.25wt%、钛0.15wt%，其余为铁；所述铬铁合金成分为碳2.4wt%、铬28wt%、镍8wt%、铜3wt%，其余为铁；所述铌铁合金成分为铌60.2wt%、碳0.03wt%、硫0.004wt%、铝1.95wt%、硅0.13wt%、磷0.007wt%、锰0.055wt%，其余为铁；
（2）将钢坯于1175℃加热50min后出钢，采用五道次热轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃，热轧至厚度为7mm；590℃下卷取，得钢卷，再浸泡于55℃的质量分数为15%的硫酸，酸洗7min，取出，再采用3次冷轧，每次冷轧前，将钢卷浸泡在液氮中15min，冷轧至1.7mm，725℃退火30min得高强钢板；
（3）将高强碳钢、ZJ330低碳钢、高强钢板按厚度比为1:5:1叠放，沿四周焊接，1050℃下一次热轧，轧制压下率为50%，725℃退火1h得复合钢板；
（4）将复合钢板依次用320#、800#、1500#砂纸逐级打磨一次，分别浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠溶液、蒸馏水、质量分数为10%的硫酸溶液，每次浸泡4min，以复合钢板为阴极、铂片为阳极，脉冲频率1000Hz、占空比0.2，平均电流密度75mA/cm2、25℃下沉积30min；采用厚0.05mm不锈钢箔完全包裹复合钢板，925℃无氧处理2.5h后，取下不锈钢箔，然后移至热冲压模具，700℃冲压成型，34℃/s冷却至室温，得高强度复合钢板；所述沉积采用锌锰镀液，锌锰镀液成分为七水硫酸锌0.15mol/L，一水硫酸锰0.35mol/L，五水合柠檬酸钠0.60mol/L，其余为去离子水。
实施例3；（1）向温度为1540℃的高炉铁水中加入石灰和萤石，石灰加入量为30kg/t钢，萤石加入量为20kg/t钢，保温15min，加入菱镁球和生铁，菱镁球加入量为1.5kg/t钢，生铁的加入量为22kg/t钢，烘烤8min，出钢，出钢温度为1630℃，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次加入碳化硅、铝灰、铝粒、钛铁合金、硼铁、铬铁合金、铌铁合金，碳化硅加入量为0.8kg/t钢，铝灰加入量为1.0kg/t钢，铝灰加入量为1.0kg/t钢，钛铁合金加入量为10kg/t钢，硼铁加入量为0.4kg/t钢，铬铁合金加入量为15kg/t钢，铌铁合金加入量为10kg/t钢，熔化后，1680℃下保温25min；出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量为30NL/min，出钢完毕后，送入真空罐内，抽真空至800Pa，氮气流量为20NL/min、1400℃下吹氮处理10min，然后加入钢水覆盖剂，钢水覆盖剂的加入量为1.0kg/t钢，浇筑成断面150mm×150mm的钢坯；所述铁水成分为碳4.7wt%、硅0.8wt%、锰1.0wt%、磷0.2wt%、硫0.03wt%，其余为铁及不可避免的不纯物；所述生铁成分为碳3.4wt%、硅0.5wt%、锰0.7wt%、磷0.06wt%、硫0.04wt%、其余为铁及不可避免的不纯物；所述铝灰成分为氧化铝55wt%、二氧化硅5wt%、碳2wt%，其余为金属铝；所述钛铁合金成分为铁25.4wt%、铝2.4wt%、硅2.6wt%、氧3.5wt%，其余为钛；所述硼铁成分为碳0.3wt%、硼1.5wt%、锰1.1wt%、铬1.1wt%、钒0.3wt%、钛0.2wt%，其余为铁；所述铬铁合金成分为碳4.3wt%、铬34wt%、镍12wt%、铜5wt%，其余为铁；所述铌铁合金成分为铌62.4wt%、碳0.05wt%、硫0.007wt%、铝2.1wt%、硅0.2wt%、磷0.01wt%、锰0.1wt%，其余为铁；
（2）将钢坯于1200℃加热70min后出钢，采用五道次热轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃，热轧至厚度为10mm；680℃下卷取，得钢卷，再浸泡于60℃的质量分数为15%的硫酸，酸洗10min，取出，再采用3次冷轧，每次冷轧前，将钢卷浸泡在液氮中20min，冷轧至2.6mm，850℃退火30min得高强钢板；
（3）将高强碳钢、ZJ330低碳钢、高强钢板按厚度比为1:6:1叠放，沿四周焊接，1100℃下一次热轧，轧制压下率为60%，850℃退火1h得复合钢板；
（4）将复合钢板依次用320#、800#、1500#砂纸逐级打磨一次，分别浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠溶液、蒸馏水、质量分数为10%的硫酸溶液，每次浸泡6min，以复合钢板为阴极、铂片为阳极，脉冲频率1000Hz、占空比0.2，平均电流密度75mA/cm2、25℃下沉积40min；采用厚0.05mm不锈钢箔完全包裹复合钢板，950℃无氧处理3h后，取下不锈钢箔，然后移至热冲压模具，800℃冲压成型，35℃/s冷却至室温，得高强度复合钢板；所述沉积采用锌锰镀液，锌锰镀液成分为七水硫酸锌0.15mol/L，一水硫酸锰0.35mol/L，五水合柠檬酸钠0.60mol/L，其余为去离子水。
对比例1；对比例1与实施例2的区别在于步骤（2）的不同，将步骤（2）改为：将钢坯于1175℃加热50min后出钢，采用3次冷轧，每次冷轧前，将钢卷浸泡在液氮中15min，冷轧至1.7mm，725℃退火30min得高强钢板；其余步骤同实施例2。
对比例2；对比例2与实施例2的区别在于步骤（2）的不同，将步骤（2）改为：将钢坯于1175℃加热50min后出钢，采用五道次热轧，开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃，热轧至厚度为7mm，725℃退火30min得高强钢板；其余步骤同实施例2。
对比例3；对比例3与实施例2的区别在于无步骤（3），步骤（4）改为：将高强钢板依次用320#、800#、1500#砂纸逐级打磨一次，分别浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠溶液、蒸馏水、质量分数为10%的硫酸溶液，每次浸泡4min，以高强钢板为阴极、铂片为阳极，脉冲频率1000Hz、占空比0.2，平均电流密度75mA/cm2、25℃下沉积30min；采用厚0.05mm不锈钢箔完全包裹复合钢板，925℃无氧处理2.5h后，取下不锈钢箔，然后移至热冲压模具，700℃冲压成型，34℃/s冷却至室温，得高强度复合钢板；所述沉积采用锌锰镀液，锌锰镀液成分为七水硫酸锌0.15mol/L，一水硫酸锰0.35mol/L，五水合柠檬酸钠0.60mol/L，其余为去离子水；其余步骤同实施例2。
对比例4；对比例4与实施例2的区别在于步骤（4）的不同，将步骤（4）改为：将复合钢板依次用320#、800#、1500#砂纸逐级打磨一次，分别浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠溶液、蒸馏水、质量分数为10%的硫酸溶液，每次浸泡4min，以复合钢板为阴极、铂片为阳极，脉冲频率1000Hz、占空比0.2，平均电流密度75mA/cm2、25℃下沉积30min；采用厚0.05mm不锈钢箔完全包裹复合钢板，925℃无氧处理2.5h后，取下不锈钢箔，然后移至热冲压模具，700℃冲压成型，34℃/s冷却至室温，得高强度复合钢板；所述沉积采用锌镀液，锌镀液成分为七水硫酸锌0.15mol/L，五水合柠檬酸钠0.60mol/L，其余为去离子水；其余步骤同实施例2。
对比例5；对比例5与实施例2的区别在于步骤（4）的不同，将步骤（4）改为：将复合钢板依次用320#、800#、1500#砂纸逐级打磨一次，分别浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠溶液、蒸馏水、质量分数为10%的硫酸溶液，每次浸泡4min，以复合钢板为阴极、铂片为阳极，脉冲频率1000Hz、占空比0.2，平均电流密度75mA/cm2、25℃下沉积30min；925℃、空气气氛下处理2.5h，然后移至热冲压模具，700℃冲压成型，34℃/s冷却至室温，得高强度复合钢板；所述沉积采用锌锰镀液，锌锰镀液成分为七水硫酸锌0.15mol/L，一水硫酸锰0.35mol/L，五水合柠檬酸钠0.60mol/L，其余为去离子水；其余步骤同实施例2。
对比例6；对比例6与实施例2的区别在于步骤（1）的不同，将步骤（1）改为：向温度为1510℃的高炉铁水中加入石灰和萤石，石灰加入量为27.5kg/t钢，萤石加入量为16kg/t钢，保温11min，加入菱镁球和生铁，菱镁球加入量为1.5kg/t钢，生铁的加入量为18.5kg/t钢，烘烤5min，出钢，出钢温度为1615℃，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次加入碳化硅、铝灰、铝粒、钛铁合金、硼铁、铬铁合金、碳化硅加入量为0.6kg/t钢，铝灰加入量为1.0kg/t钢，铝灰加入量为1.0kg/t钢，钛铁合金加入量为7.5kg/t钢，硼铁加入量为0.25kg/t钢，铬铁合金加入量为11.5kg/t钢，熔化后，1630℃下保温20min；出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量为25NL/min，出钢完毕后，送入真空罐内，抽真空至650Pa，氮气流量为18NL/min、1375℃下吹氮处理9min，然后加入钢水覆盖剂，钢水覆盖剂的加入量为1.0kg/t钢，浇筑成断面150mm×150mm的钢坯；所述铁水成分为碳4.55wt%、硅0.5wt%、锰0.65wt%、磷0.13wt%、硫0.02wt%，其余为铁及不可避免的不纯物；所述生铁成分为碳3.2wt%、硅0.4wt%、锰0.58wt%、磷0.035wt%、硫0.03wt%、其余为铁及不可避免的不纯物；所述铝灰成分为氧化铝45wt%、二氧化硅3wt%、碳1.25wt%，其余为金属铝；所述钛铁合金成分为铁22.3wt%、铝1.8wt%、硅1.95wt%、氧3.0wt%，其余为钛；所述硼铁成分为碳0.28wt%、硼1.5wt%、锰0.95wt%、铬0.95wt%、钒0.25wt%、钛0.15wt%，其余为铁；所述铬铁合金成分为碳2.4wt%、铬28wt%、镍8wt%、铜3wt%，其余为铁；其余步骤同实施例2。
效果例
下表1中给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至6的高强度复合钢板的性能分析结果。
表1
屈服强度（MPa） 抗拉强度 断后伸长率（%）
实施例1 858 1179 27
实施例2 865 1186 28
实施例3 851 1174 27
对比例1 631 858 25
对比例2 634 870 24
对比例3 844 1169 14
对比例4 640 881 24
对比例5 645 890 23
对比例6 628 855 26
从实施例与对比例的实验数据比较可发现，本发明采用铁、碳、铝、钛、硼、硅、铬、铌等各元素复配，提高复合钢板的强度和淬透性，通过先热轧再冷轧，使得高强钢板横向组织呈细碎的纤维组织结构，进而提高强度；然后利用低碳钢夹在两块高强钢板之间，提高高强钢板的韧性和强度，再电镀锌锰，有利于减轻冲压开裂的倾向，提高钢板的力学性能；然后进行无氧加热，使得镀层形成界限分明的双层结构，抑制冲压开裂，此外，铌的碳化物和氮化物也在无氧加热处理过程中，弥散析出，扩散至内层结构，成为内层结构的形核质点，防止在后续冲压过程中的晶粒再生长，有效改善晶界，从而减轻冲压开裂，进而提高复合钢板的性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种高强度复合钢板的制备及其冲压工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）向温度为1480~1540℃的高炉铁水中加入石灰和萤石，保温7~15min，加入菱镁球和生铁，烘烤3~8min，出钢，出钢温度为1600~1630℃，当钢包中的钢水量大于1/4时，依次加入碳化硅、铝灰、铝粒、钛铁合金、硼铁、铬铁合金、铌铁合金，熔化后，1580~1680℃下保温15~25min；出钢完毕后，送入真空罐内，抽真空至500~800Pa，氮气流量为15~20NL/min、1350~1400℃下吹氮处理8~10min，然后加入钢水覆盖剂，浇筑成断面150mm×150mm的钢坯；
所述铁水成分为碳4.4~4.7wt%、硅0.2~0.8wt%、锰0.3~1.0wt%、磷0.06~0.2wt%、硫0.01~0.03wt%，其余为铁及不可避免的不纯物；所述生铁成分为碳3.0~3.4wt%、硅0.3~0.5wt%、锰0.45~0.7wt%、磷0.01~0.06wt%、硫0.02~0.04wt%、其余为铁及不可避免的不纯物；所述铝灰成分为氧化铝35~55wt%、二氧化硅1~5wt%、碳0.5~2wt%，其余为金属铝；所述钛铁合金成分为铁19.2~25.4wt%、铝1.2~2.4wt%、硅1.3~2.6wt%、氧2.5~3.5wt%，其余为钛；所述硼铁成分为碳0.25~0.3wt%、硼1.5wt%、锰0.8~1.1wt%、铬0.8~1.1wt%、钒0.2~0.3wt%、钛0.1~0.2wt%，其余为铁；所述铬铁合金成分为碳0.5~4.3wt%、铬22~34wt%、镍4~12wt%、铜l~5wt%，其余为铁；所述铌铁合金成分为铌58.0~62.4wt%、碳0.01~0.05wt%、硫0.001~0.007wt%、铝1.8~2.1wt%、硅0.06~0.2wt%、磷0.004~0.01wt%、锰0.01~0.1wt%，其余为铁；
所述石灰的加入量为25~30kg/t钢，萤石的加入量为12~20kg/t钢，菱镁球加入量为1.5kg/t钢，生铁的加入量为15~22kg/t钢，碳化硅的加入量为0.4~0.8kg/t钢，铝灰的加入量为1.0kg/t钢，铝灰的加入量为1.0kg/t钢，钛铁合金的加入量为5~10kg/t钢，硼铁的加入量为0.1~0.4kg/t钢，铬铁合金的加入量为8~15kg/t钢，铌铁合金的加入量为5~10kg/t钢，钢水覆盖剂的加入量为1.0kg/t钢；
（2）将钢坯于1150~1200℃加热30~70min后出钢，采用五道次热轧，热轧至厚度为4~10mm；500~680℃下卷取，得钢卷，再浸泡于50~60℃的质量分数为15%的硫酸，酸洗5~10min，取出，再采用3次冷轧，冷轧至0.8~2.6mm，600~850℃退火30min得高强钢板；
（3）将高强钢板、ZJ330低碳钢、高强钢板叠放，沿四周焊接，进行一次热轧，600~850℃退火1h得复合钢板；所述高强钢板、ZJ330低碳钢、高强钢板的厚度比为1:4~6:1；
（4）将复合钢板依次用320#、800#、1500#砂纸逐级打磨一次，分别浸泡于质量分数为10%的氢氧化钠溶液、蒸馏水、质量分数为10%的硫酸溶液，每次浸泡2~6min，以复合钢板为阴极、铂片为阳极，采用锌锰镀液于25℃沉积20~40min；采用厚0.05mm不锈钢箔完全包裹复合钢板，900~950℃无氧处理2~3h后，取下不锈钢箔，然后移至热冲压模具，600~800℃冲压成型，32~35℃/s冷却至室温，得高强度复合钢板。
2.根据权利要求1所述的一种高强度复合钢板的制备及其冲压工艺，其特征在于，步骤（1）所述出钢过程采用全程底吹氮工艺，氮气流量为20~30NL/min。
3.根据权利要求1所述的一种高强度复合钢板的制备及其冲压工艺，其特征在于，步骤（2）所述每次冷轧前，将钢卷浸泡在液氮中10~20min。
4.根据权利要求1所述的一种高强度复合钢板的制备及其冲压工艺，其特征在于，步骤（2）所述热轧的开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃。
5.根据权利要求1所述的一种高强度复合钢板的制备及其冲压工艺，其特征在于，步骤（3）所述热轧温度为1000~1100℃，轧制压下率为40~60%。
6.根据权利要求1所述的一种高强度复合钢板的制备及其冲压工艺，其特征在于，步骤（4）所述锌锰镀液成分为七水硫酸锌0.15mol/L，一水硫酸锰0.35mol/L，五水合柠檬酸钠0.60mol/L，其余为去离子水。
7.根据权利要求1所述的一种高强度复合钢板的制备及其冲压工艺，其特征在于，步骤（4）所述沉积条件为：脉冲频率1000Hz，占空比0.2，平均电流密度75mA/cm2。
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