CN1735700A - 超高强度热轧钢及生产带材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超高强度热轧钢，该超高强度热轧钢的化学组成按重量计包含：0.05％≤C≤0.1％、0.7％≤Mn≤1.1％、0.5％≤Cr≤1.0％、0.05％≤Si≤0.3％、0.05％≤Ti≤0.1％、Al≤0.07％、S≤0.03％、P≤0.05％，其余部分包含铁和其生产中产生的杂质。此外，本发明的钢具有可以含有高达5％的铁素体的贝氏体－马氏体结构。本发明还涉及一种用于生产所述钢的带材的方法。

Description

超高强度热轧钢及生产带材的方法
技术领域
本发明涉及一种超高强度热轧钢和一种用于生产由这种钢制成的带材的方法，所述钢的结构(组织)为贝氏体-马氏体型且可以含有高达5％的铁素体。
背景技术
尤其为了满足汽车工业的特殊要求，超高强度钢在近年来已经有所发展，该超高强度钢尤其用于通过提高部件的疲劳强度和冲击性能而减轻部件的重量以及因而减小零部件的厚度并改善安全性。这些改善还必须使用于制造部件的板材的可成形性不退化。
该可成形性假定钢具有高延伸率A(大于10％)和低水平的屈服强度E与抗拉强度Rm的比。
成形部件的冲击性能的改善可以通过不同的方法实现，尤其是使用具有高延伸率A和低水平的E/Rm比的钢，从而可以在成形之后并由于钢的固化能力而提高钢的屈服强度。
部件的疲劳性能限定了它们的基于所受应力的使用寿命，并且这可以通过提高钢的抗拉强度Rm而改善。然而，提高抗拉强度减小了钢的可成形性，因而限制了可以生产的部件，尤其是部件的厚度受到限制。
术语“超高强度钢”在本发明的范围内应理解为意指其抗拉强度Rm大于800Mpa的钢。
第一系超高强度钢的是已知的，它们是包含高比例的碳(大于0.1％)和锰(大于1.2％)的钢，该钢的结构全部是马氏体。它们具有通过硬化热处理得到的大于1000Mpa的抗拉强度，但是它们具有小于8％的延伸率A，这种延伸率A排除了任何成形操作。
第二系超高强度钢由称为双相钢的钢组成，该钢具有由约10％的铁素体和约90％的马氏体构成的结构。这些钢显示出非常好的可成形性，但是抗拉强度水平不超过800Mpa。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种能够成形并显示出改善的疲劳性能和冲击性能的超高强度热轧钢来克服先有技术钢的缺点。
为此，本发明的第一目的是一种超高强度热轧钢，其特征在于，它的化学组成按重量计包含：
0.05％≤C≤0.1％
0.7％≤Mn≤1.1％
0.5％≤C≤1.0％
0.05％≤Si≤0.3％
0.05％≤Ti≤0.1％
        Al≤0.07％
        S≤0.03％
        P≤0.05％
其余部分为铁和熔炼产生的杂质，所述钢具有可以含有高达5％的铁素体的贝氏体结构。
在一优选实施例中，所述化学组成按重量计还包含：
0.08％≤C≤0.09％
0.08％≤Mn≤1.0％
0.6％≤Cr≤0.9％
0.2％  Si≤0.3％
0.05％≤Ti≤0.09％
        Al≤0.07％
        S≤0.03％
P≤0.05％其余部分为铁和熔炼产生的杂质。
在另一优选实施例中，根据本发明的钢的结构由70-90％贝氏体、10-30％马氏体和0-5％铁素体组成，并且较特别优选地由70-85％贝氏体、15-30％马氏体和0-5％铁素体组成。
根据本发明的钢还可以具有下列一个或多个特征：
—950Mpa或更高的抗拉强度Rm；
—10％或更高的断裂时的延伸率A；
—680Mpa或更高的屈服强度E；及
—小于0.8的E/Rm比。
本发明的第二目的是一种用于制造根据本发明的超高强度热轧钢的带材的方法，其中，热轧一板坯，其中轧制温度低于950℃，该板坯的组成包含：
0.05％≤C≤0.1％
0.7％≤Mn≤1.1％
0.5％≤Cr≤1.0％
0.05％≤Si≤0.3％
0.05％≤Ti≤0.1％
        Al≤0.07％
        S≤0.03％
        P≤0.05％
其余部分为铁和熔炼产生的杂质；将由此获得的带材冷却至400℃或更低的温度，其间保持在800℃和700℃之间的大于50℃/S的冷却速率；然后在250℃或更低的冷却温度下卷绕所述带材。
在一优选实施例中，板坯的组成如下：
0.08％≤C≤0.09％
0.8％≤Mn≤1.0％
0.6％≤Cr≤0.9％
0.2％≤Si≤0.3％
0.05％≤Ti≤0.09％
Al≤0.07％
S≤0.03％
P≤0.05％
其余部分为铁和熔炼产生的杂质。
在另一优选实施例中，通过在所述卷绕操作之后并且在使所述热轧钢的带材开卷之后将该带材浸入熔融锌或锌合金池中而给该带材涂敷锌或锌合金，然后进行退火。
按照本发明所述的方法首先在于热轧一种包含特定组成的板坯，以便得到均匀的结构。轧制温度低于950℃，优选地低于900℃。
在轧制操作之后，将这样得到的带材冷却至400℃或更低的温度，其间保持在800℃和700℃之间的大于50℃/S的冷却速率。该快速冷却以形成低于5％的铁素体的方式完成，其中，铁素体的存在并不是所希望的，因为在该相中钛将优先析出(沉淀)。上述冷却速率优选地在50℃/S和200℃/S之间。
接着，所述方法在于在250℃或更低的卷绕温度下卷绕所述带材。该步骤的温度限制成防止马氏体回火，这将降低机械强度并提高屈服强度，从而产生不良的E/Rm比。
根据本发明的组成包含含量在0.05％和0.100％之间的碳。该元素对于获得良好的机械性能是重要的，但是它一定不能以过大的量存在，因为它能产生偏析。低于0.100％的碳含量尤其可以获得良好的可焊性，并且能在成形和持久极限性能方面得到改善。
所述组成还包含含量在0.7％和1.1％之间的锰。锰改善了钢的屈服强度，但大大降低了钢的延性，因此锰的含量受到限制。低于1.1％的含量还防止在连铸期间的任何偏析。
所述组成还包含含量在0.50％和1.0％之间的铬。0.50％的最低含量有利于在显微结构中出现贝氏体。然而，铬的含量限于1.0％，因为由于铬的诱发α—相的能力，较高的铬含量会使所形成的铁素体的量增加至大于5％。
所述组成还包含含量在0.05％和0.3％之间的硅。硅大大改善了钢的屈服强度，同时稍稍降低了钢的延性并使钢的可涂敷性变差，这说明了为什么硅的含量受到限制。
所述组成还包含含量在0.05％-0.1％之间的钛。该元素可以通过轧制和冷却步骤期间的析出效果充分改善机械性能。由于含量适度，钛不会提高热硬度。将钛的含量限制为0.1％，以避免冲击强度性能、热硬度和可弯性变差。
所述组成还包含含量小于0.05％的磷，当超过这一含量时，在连铸期间将产生偏析问题。
所述组成还包含含量小于0.07％的铝，所述铝是在在炼钢厂中的熔炼过程中给钢脱氧时加入的。
具体实施方式
示例
根据非限制性示例，和为了较好地说明本发明，熔炼某种等级的钢。它的组成在下表中给出：
 C  Mn  Cr  Si  Ti  S  P  Al
 A  0.78  0.95  0.79  0.233  0.094  0.001  0.038  0.048
其组成的其余部分包含铁和熔炼产生的不可避免的杂质。
所用的缩写
Rm：抗拉强度，以Mpa计；
Rp0.2：屈服强度，以Mpa计；
A：延伸率，以％计量。
用A级钢制备3个样品，这通过在860℃下轧制这些样品和然后使它们经受不同的热机械路径(thermomechanical pathway)而完成。使800℃和700℃之间的冷却速率和卷绕温度变化，以表现出所得到的结构差异。接着，测定所得钢的机械性能。结果在下表中给出：
试验   V800-700(℃)   Tcoil(℃)   Rm(MPa)   Rp0.2(MPa)   E/Rm    A％
 1*   57   200   995   690   0.7   14
 2   42   200   780   635   0.8   14
 3   20   400   800   705   0.9   -
*根据本发明
根据本发明，试验1的显微结构为贝氏体—马氏体型，而试验2和3的显微结构为铁素体—贝氏体型。
该表表明，小于50℃/S的800℃和700℃之间的冷却速率造成铁素体以大于5％的比例存在。然后钛在该铁素体中析出，这不再可能获得所希望的机械性能水平，尤其是高Rm。
此外，与小于50℃/S的800℃和700℃之间的冷却速率相结合的高于250℃的卷绕温度在不提高抗拉强度的情况下提高屈服强度。因此E/Rm比太高。
最后，该表表明，与低于250℃的卷绕温度相结合的大于50℃/S的800℃和700℃之间的冷却速率产生优良的抗拉强度和屈服强度值。实质上的贝氏体—马氏体结构使产品具有良好的E/Rm比和大于10％的延伸率。
此外，根据本发明的钢通过浸入熔融金属—如锌或锌合金，或者铝或一种铝合金—池中而显示出良好的可涂敷性。

Claims (10)

1.一种超高强度热轧钢，其特征在于，它的化学组成按重量计包含：
0.05％≤C≤0.1％
0.7％≤Mn≤1.1％
0.5％≤Cr≤1.0％
0.05％≤Si≤0.3％
0.05％≤Ti≤0.1％
Al≤0.07％
S≤0.03％
P≤0.05％
其余部分为铁和熔炼产生的杂质，所述钢具有可含有高达5％的铁素体的贝氏体-马氏体结构。
2.一种如权利要求1所述的钢，其特征在于，它的组成还包含：
0.08％≤C≤0.09％
0.8％≤Mn≤1.0％
0.6％≤Cr≤0.9％
0.2％≤Si≤0.3％
0.05％≤Ti≤0.09％
Al≤0.07％
S≤0.03％
P≤0.05％
其余部分为铁和熔炼产生的杂质，所述钢具有可含有高达5％的铁素体的贝氏体-马氏体结构。
3.一种如权利要求1或2所述的钢，其特征还在于，它的结构由70-90％贝氏体、10-30％马氏体和0-5％铁素体组成。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的钢，其特征在于，它具有950Mpa或更高的抗拉强度Rm。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的钢，其特征在于，它具有10％或更高的断裂时的延伸率A。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的钢，其特征在于，它具有680Mpa或更高的屈服强度E。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的钢，其特征在于，它具有小于0.8的E/Rm比。
8.一种用于制造如权利要求1-7中任一项所述的超高强度热轧钢的带材的方法，其特征在于：热轧一板坯，其中轧制温度低于950℃，该板坯的组成包含：
0.05％≤C≤0.1％
0.7％≤Mn≤1.1％
0.5％≤Cr≤1.0％
0.05％≤Si≤0.3％
0.05％≤Ti≤0.1％
Al≤0.07％
S≤0.03％
P≤0.05％
其余部分为铁和熔炼产生的杂质；将由此获得的带材冷却至400℃或更低的温度，其间保持在800℃和700℃之间的大于50℃/S的冷却速率；然后在250℃或更低的冷却温度下卷绕所述带材。
9.一种如权利要求8所述的制造方法，其特征还在于，热轧一板坯，该板坯的组成包含：
0.08％≤C≤0.09％
0.8％≤Mn≤1.0％
0.6％≤Cr≤0.9％
0.2％≤Si≤0.3％
0.05％≤Ti≤0.09％
Al≤0.07％
S≤0.03％
P≤0.05％
其余部分为铁和熔炼产生的杂质。
10.一种如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，通过在所述卷绕操作之后并且在使所述热轧钢的带材开卷之后将该带材浸入熔融锌或锌合金池中而给该带材涂敷锌或锌合金，然后进行退火。
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