專利名稱：一種高強(qiáng)度烘烤硬化鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及鈮鈦復(fù)合添加的高強(qiáng)度烘烤硬化鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著對汽車在環(huán)保、安全、節(jié)能的要求不斷提高，高強(qiáng)度鋼板在汽車上的用量不斷增加。然而，在汽車的生產(chǎn)過程中，不僅要求汽車板具有較高的強(qiáng)度，同時要求具有很好的成形性能。而通常隨著汽車鋼板強(qiáng)度的增加，鋼板的成形性能不斷下降，從而限制了高強(qiáng)度汽車板在汽車上的應(yīng)用。在眾多汽車板中，烘烤硬化鋼很好的解決了高強(qiáng)度和成形性能的矛盾，同時具備較高的強(qiáng)度、良好的抗凹性能和成形性能從而得到廣泛關(guān)注。烘烤硬化鋼分為低碳烘烤硬化鋼和超低碳烘烤硬化鋼，其中超低碳烘烤硬化鋼以其良好的強(qiáng)度和成形性能在汽車業(yè)內(nèi)得到大量應(yīng)用。其基本原理是在超低碳鋼中加入適量的Nb或Ti，使鋼中的C、N原子被固定為碳氮化物以保證深沖性能，并在退火、平整后在鋼板的鐵素體組織中保留一定數(shù)量的C原子，使之經(jīng)沖壓成形和隨后的烤漆處理后得到硬化，同時添加相應(yīng)量的合金元素實現(xiàn)固溶強(qiáng)化或彌散強(qiáng)化，得到不同強(qiáng)度水平的冷軋鋼板。為了生產(chǎn)出高強(qiáng)度的超低碳烘烤硬化鋼，中國專利No. 101348883A提出了通過添加Mn、P等固溶強(qiáng)化元素來提高烘烤硬化鋼板的強(qiáng)度。該方法很好的將烘烤硬化鋼的強(qiáng)度由通常的270 300MPa提高到340MPa以上。然而，Mn、P等元素在提高鋼板強(qiáng)度的同時， 會快速惡化鋼板的延伸率，因此，如果要生產(chǎn)440MPa以上的烘烤硬化鋼板，單純添加Mn、P 等固溶強(qiáng)化元素是無法實現(xiàn)的。POSCO公司的研究人員提出用CuS或MnS或(CuMn) S作為二相粒子析出來得到高強(qiáng)度的烘烤硬化鋼板，如韓國專利KR2009072113A和中國專利CN101372733A中所述。其優(yōu)點是得到了具有高強(qiáng)度和高延伸率的烘烤硬化鋼板。其不足之處在于該專利沒有添加 Nb,Ti等合金元素對C、N進(jìn)行控制，在煉鋼生產(chǎn)過程中需要非常高的控制精度，因而難以實現(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)；同時，為了得到細(xì)小彌散分布CuS、MnS等二相粒子，在熱軋過程中需要快速冷卻，冷卻速率大于200°C /s。要在大生產(chǎn)過程中實現(xiàn)上述工藝要求，必須進(jìn)行設(shè)備改造來增強(qiáng)冷卻能力，這樣做會導(dǎo)致成本上升。同時，其最大抗拉強(qiáng)度為359MPa。日本專利JP2005008940A提出了一種制備抗拉強(qiáng)度達(dá)到440MPa的烘烤硬化鋼的方法。其不足之處在于該方法采用的是低碳成分設(shè)計，最終組織為鐵素體+馬氏體的雙相組織。由于碳元素的存在，會降低該鋼板的沖壓性能(r值降低)，該專利中沒有提及r值的大小，但由于碳含量較高，必然會降低鋼板的成形性能。同時，由于該專利采用第二相組織強(qiáng)化的方法，會使鋼板中組織不均勻，在制備需要發(fā)生冷彎、擴(kuò)孔等局部變形量較大的零件時，已發(fā)生開裂，從而限制了其應(yīng)用。因此針對上述問題，本發(fā)明提出了利用添加Cu元素進(jìn)行彌散析出強(qiáng)化同時結(jié)合 MruP等元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化的方法，在常規(guī)的連鑄連軋、連續(xù)退火的生產(chǎn)線上，生產(chǎn)出組織均勻的高強(qiáng)度烘烤硬化鋼板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含銅的鈮和鈦復(fù)合添加的抗拉強(qiáng)度可達(dá)440MPa的超低碳烘烤硬化鋼板及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明高強(qiáng)度烘烤硬化鋼的化學(xué)成分重量百分比為0).001^- 0.004%, Si <0.4%，Mn 0.3% 0.8%，P 0. 02 % 0. 06 %，S < 0. 02 %，Al 0.02% 0.4%，N < 0. 004%,Ti 0. 01% 0. 02%，Nb 0. 01% 0. 02%，Cu0. 3% l%，Ni 0.3% 1%，余
量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的基本原理是通過添加Cu元素來得到彌散強(qiáng)化的效果同時結(jié)合MruP等元素的固溶強(qiáng)化，使鋼板同時具有較高的強(qiáng)度、塑性和烘烤硬化性。本發(fā)明基于以下理由選擇合金元素種類及含量C :C元素是影響烘烤硬化值及鋼板成形性能的關(guān)鍵元素。當(dāng)C含量增高時，鋼板成形性變差，而且在室溫下抗時效性變差，因此本發(fā)明要求C元素含量控制在0. 0040%以下。 當(dāng)C含量過低時，鋼板難以得到足夠的烘烤硬化值，為了保證烘烤硬化值大于30MPa，本發(fā)明要求C元素含量大于0. 0010%。Si =Si元素是很好的固溶強(qiáng)化元素，但隨著Si含量的增加，會導(dǎo)致鋼板表面質(zhì)量下降，同時影響板材的沖壓性能，因此本發(fā)明要求Si含量控制在0. 4%以下。Mn =Mn是本發(fā)明的主要固溶強(qiáng)化元素之一，對最終產(chǎn)品性能有較大影響。本發(fā)明中Mn含量超過0. 8%時，鋼板的強(qiáng)度偏高，成形性下降。如果含量過低，則導(dǎo)致鋼板強(qiáng)度不足，因此本發(fā)明中Mn含量不能低于0. 3%。P =P元素是本發(fā)明中主要的固溶強(qiáng)化元素之一，本發(fā)明要求P元素含量在0. 02 0.06%之間。如果P元素含量過高，會導(dǎo)致鋼板出現(xiàn)二次加工脆性。過低則會降低鋼板的強(qiáng)度。S =S元素是鋼板中的有害元素，本發(fā)明要求S元素控制在0. 02%以下，在0. 01 % 以下更優(yōu)。Al =Al是煉鋼中的脫氧元素，當(dāng)Al元素低于0. 02%時，脫氧能力不足，當(dāng)Al元素含量超過0.4%時，則會影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量。因此本發(fā)明要求Al的含量在0.02 0.4% 之間。N :N為鋼中的有害元素，過高會導(dǎo)致鋼板抗時效性變差。因此，本發(fā)明要求N元素含量控制在0. 004%以下。Ti :Ti元素的作用是固定鋼中的N，其與N元素的比例關(guān)系為Ti= G8/14)*N，當(dāng)鋼中N含量為0. 004%時，Ti含量為0. 014%。Nb :Nb元素的作用是固定鋼中的C，其與C的比例關(guān)系為Nb = (0. 7 0. 9)*93/12*C，當(dāng)鋼中C含量為0. 002%時，Nb的含量為0. 011 0. 014%。Cu 本發(fā)明主要是通過Cu元素的彌散析出強(qiáng)化來提高超低碳烘烤硬化鋼板強(qiáng)度， Cu元素在高溫α -Fe中溶解度很高，而在低溫α -Fe中溶解度很小，并且!^e-Cu之間沒有金屬間化合物，因此是一個很好的二相粒子析出強(qiáng)化的材料。本發(fā)明中Cu的優(yōu)選含量為 0. 3 1%，可以根據(jù)不同強(qiáng)度級別來調(diào)整Cu的百分含量。Ni 本發(fā)明主要是通過M的添加來消除Cu的添加所帶來的塑性下降，軋制困難等問題。本發(fā)明高強(qiáng)度烘烤硬化鋼的制造方法包括以下步驟1)按上述成分冶煉、連鑄成板坯；2)熱軋板坯加熱溫度為1150 1230°C ；熱軋開軋溫度> 1100°C，終軋溫度為 890 930°C ；卷取溫度為670 730°C ；3)酸洗冷軋冷軋壓下率控制在70 80% ；4)連續(xù)退火加熱速率為10°C /s，加熱溫度為800 860°C，保溫時間為70 150s，冷卻速率為45 80°C /s，無時效工藝；5)平整平整壓下率為0. 4 1. 0 %。本發(fā)明采用現(xiàn)有的連鑄連軋、連續(xù)退火生產(chǎn)線，通過復(fù)合添加Nb和Ti，并通過添加Cu元素實現(xiàn)彌散強(qiáng)化，同時結(jié)合添加P、Mn元素實現(xiàn)固溶強(qiáng)化，生產(chǎn)出組織均勻的高強(qiáng)度烘烤硬化鋼板，該產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度> 260MPa，抗拉強(qiáng)度> 440MPa，延伸率> 33%，r > 1. 6， BH > 30MPa。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明實施例鋼水經(jīng)RH精煉真空脫氣處理，并采用多種夾雜物控制措施，最后經(jīng)連鑄工藝生產(chǎn)連鑄坯。本發(fā)明實施例鋼水的化學(xué)成分如表1所示(余量為狗)。表1本發(fā)明實施例鋼水的化學(xué)成分(wt. % )
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度烘烤硬化鋼，其特征在于其化學(xué)成分重量百分比為C0.001% 0. 004%, Si < 0. 4%, Mn 0. 3% 0. 8%，P 0. 02% 0. 06%, S < 0. 02%, Al 0. 02% 0. 4%,N<0. 004%,Ti 0. 01% 0. 02%，Nb0. 01% 0. 02%，Cu 0.3% l%，Ni 0. 3% 1 %，余量為i^e和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度烘烤硬化鋼，其特征在于所述Ti與N的比例關(guān)系為 Ti = (48/14)*N。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度烘烤硬化鋼，其特征在于所述Nb與C的比例關(guān)系為 Nb = (0. 7 0. 9)* (93/12) *C。
4.一種權(quán)利要求1、2或3所述高強(qiáng)度烘烤硬化鋼的制造方法，包括冶煉、連鑄、熱軋、酸洗冷軋、連續(xù)退火和平整，其特征在于板坯加熱溫度為1150 1230°C，保溫1 2. 5小時， 熱軋開軋溫度為> 1100°C，終軋溫度為890 930°C，卷取溫度為670 730°C ；冷軋壓下率控制在70 80% ；連續(xù)退火的加熱溫度為800 860°C，保溫時間為70 150s，冷卻速率為20 80°C /s ；平整壓下率為0. 4 1. 0%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度烘烤硬化鋼及其制備方法，其化學(xué)成分C0.001％～0.004％，Si＜0.4％，Mn 0.3％～0.8％，P 0.02％～0.06％，S＜0.02％，Al 0.02％～0.4％，N＜0.004％，Ti 0.01％～0.02％，Nb 0.01％～0.02％，Cu0.3％～1％，Ni 0.3％～1％，余量為Fe。制造方法包括冶煉、連鑄、熱軋、酸洗冷軋、連續(xù)退火和平整，板坯加熱溫度為1150～1230℃，熱軋開軋溫度為＞1100℃，終軋溫度為890～930℃，卷取溫度為670～730℃；冷軋壓下率控制在70～80％；連續(xù)退火的加熱溫度為800～860℃，保溫時間為70～150s，冷卻速率為20～80℃/s；平整壓下率為0.4～1.0％。采用本發(fā)明生產(chǎn)出的產(chǎn)品屈服強(qiáng)度＞260MPa，抗拉強(qiáng)度＞440MPa，延伸率＞33％，r＞1.6，BH＞30MPa。
文檔編號C22C38/16GK102400046SQ201010276618
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者劉仁東, 孫建倫, 徐鑫, 時曉光, 林利, 王旭, 王科強(qiáng), 郭金宇, 韓斌 申請人:鞍鋼股份有限公司