本發(fā)明涉及一種汽車零部件用鋼及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種用中薄板坯直接軋制的抗拉強度≥1900MPa熱成形鋼及生產(chǎn)方法，且適用于生產(chǎn)的產(chǎn)品厚度大于2至10mm。
背景技術(shù)：
：隨著汽車工業(yè)發(fā)展及汽車行業(yè)對汽車設(shè)計和制造逐漸向節(jié)能、環(huán)保、安全方向發(fā)展，汽車輕量化成為當(dāng)前和今后相當(dāng)長一段時間汽車設(shè)計的主流方向。研究發(fā)現(xiàn)，汽車的整車重量和能源消耗成線性關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計，汽車重量每降低10％則燃油效率可提高6%～8％。汽車輕量化最重要的途徑之一是采用高強度和超高強度鋼，從而能使在不降低碰撞安全性和舒適性的同時，采能大幅降低汽車整備重量。但隨著強度的不斷提高，鋼板的成形性能會越來越差，尤其是1900MPa以上的超高強度鋼，在成形過程中會存在開裂、回彈和零件尺寸達不到要求的精度等問題，并同時也對沖壓設(shè)備提出了更高的要求，即需要大噸位的沖壓機和高耐磨模具，并且對模具的使用周期還有較大的影響。目前國內(nèi)也沒有能成形1900MPa以上的冷成形沖壓設(shè)備和模具。當(dāng)前，國內(nèi)外現(xiàn)有熱成形鋼的抗拉強度均不能到達1900MPa及以上，且全部采用冷軋退火態(tài)或冷軋退火后預(yù)涂層。其生產(chǎn)工藝流程為：脫硫鐵水→轉(zhuǎn)爐冶煉→爐外精煉→連鑄→板坯加熱→熱連軋→酸洗+冷連軋→連續(xù)退火→（預(yù)涂層）→精整包裝→落料→加熱→模具沖壓淬火。存在生產(chǎn)工藝流程較長，成本較高的不足。對于有些抗碰撞或承載部件均采用多個零件組合構(gòu)件來提高抗碰撞和承載能力，而又導(dǎo)致大大提高原材料成本和加工成本。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，中薄板坯連鑄連軋工藝得到了長足發(fā)展，采用中薄板坯連鑄連軋工藝可以直接軋制生產(chǎn)＞2.0～10mm規(guī)格鋼板及鋼帶，一些原來只能使用冷軋高強鋼的薄規(guī)格零件或為增加強度采用多個零件組成的構(gòu)建已逐步采用連鑄連軋工藝直接軋制超高強度鋼板所代替。如中國專利公開號為CN102965573A的文獻，開發(fā)了屈服強度（ReL）≥700MPa，抗拉強度（Rm）≥750MPa的工程結(jié)構(gòu)用高強度鋼,其組分百分含量為：C:0.15～0.25%，Si:≤0.10%，Mn:1.00～1.80%，P:≤0.020%，S≤0.010%，Ti:0.09～0.20%，Als:0.02～0.08%,N≤0.008%，其余為Fe及不可避免的夾雜；其生產(chǎn)步驟為冶煉并連鑄成坯，進行均熱，控制均熱溫度在1200～1300℃，均熱時間為20～60min；進行軋制，并控制開軋溫度不低于1200℃，終軋溫度在870～930℃；進行層流冷卻，在冷卻速度為不低于20℃/s下冷卻到卷取溫度；進行卷取，并控制卷取溫度在580～650℃。還有中國專利公開號為CN103658178A的文獻，發(fā)明了一種短流程生產(chǎn)高強度薄帶鋼的方法，所發(fā)明的帶鋼屈服強度（ReL）≥550MPa，抗拉強度（Rm）≥600MPa；其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：C:0.02～0.15%，Si:0.20～0.6%，Mn:0.2～1.50%，P:0.02～0.3%，S≤0.006%，Cr:0.40～0.8%，Ni:0.08～0.40%，Cu:0.3～0.80%，Nb:0.010～0.025%，Ti:0.01～0.03%，Al:0.01～0.06%，Re:0.02～0.25%;其余為Fe和不可避免雜質(zhì)，冶煉后澆鑄成1.0～2.0mm厚的鑄帶，澆鑄速度60～150m/min，進行軋制，控制終軋溫度850～1000℃；采用霧化冷卻，冷卻速度50～100℃/s，進行卷取，控制卷取溫度為520～660℃。上述兩文獻的抗拉強度均很低，不能滿足高端汽車車身對1900MPa以上超高強度的需求。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的強度級別低，不能滿足剛度按用戶的要求的不足，提供一種既可以滿足汽車設(shè)計對超高強度力學(xué)性能的要求，又能順利完成復(fù)雜變形，且變形后無回彈，零件的尺寸精度高的抗拉強度≥1900MPa熱成形鋼及生產(chǎn)方法。實現(xiàn)上述目的的措施：用中薄板坯直接軋制的抗拉強度≥1900MPa熱成形鋼，其組分及重量百分比含量為：C:0.31～0.40%，Si：0.36～0.44%,，Mn：1.6～2.0%，P≤0.006%，S≤0.004%，Als：0.015～0.060%，Cr：0.36～0.49%，Ti：0.036～0.045%或Nb：0.036～0.045%或V：0.036～0.045%或其中兩種以上以任意比例的混合，B：0.004～0.005%，Mo：0.26～0.35%，Ni：0.11～0.20%，N≤0.005%，余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；淬火后的金相組織為全板條馬氏體；力學(xué)性能：屈服強度≥1300MPa，抗拉強度≥1900MPa，伸長率A80mm≥5%。生產(chǎn)用中薄板坯直接軋制的抗拉強度≥1900MPa熱成形鋼的方法，其特征在于：其步驟：1）鐵水脫硫，并控制S≤0.002%，扒渣后鐵水裸露面不低于96%；2）常規(guī)電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，及常規(guī)精煉；3）進行連鑄，控制中包鋼水過熱度在15～30℃，鑄坯厚度在61～150mm，拉坯速度在3.0～5.0m/min；4）進行鑄坯入均熱爐前的除鱗處理，并控制除鱗水的壓力在300～400bar；5）對鑄坯進行常規(guī)均熱，控制均熱爐內(nèi)呈弱氧化氣氛，即使?fàn)t內(nèi)殘氧量在0.5～5.0%；6）對鑄坯入進行加熱，并控制鑄坯入爐溫度在800～1000℃，出爐溫度為1165～1195℃；7）進行進軋機之前的高壓水除鱗，并控制除鱗水壓力在280～420bar；8）軋制，并控制第一道次壓下率為：40～50%，第二道次壓下率為：40～50%，末道次壓下率為：10～16%；控制軋制速度在3～8m/s；并在第一道次及第二道次之間進行中壓水除鱗，除鱗水壓力為200～280bar；控制終軋溫度在850～890℃；9）進行冷卻，冷卻方式為層流冷卻、或水幕冷卻、或加密冷卻的方式冷卻到卷取溫度；10）進行卷取，并控制卷取溫度為585~615℃；11）進行開卷落料后的奧氏體化，控制奧氏體化溫度在930～980℃，并保溫6～15min；12）模具沖壓成形，并在模具內(nèi)保壓6～9s；13）進行淬火，控制淬火冷卻速度在50～100℃/s；后自然冷卻至室溫。其在于：所述中薄板坯的軋制過程在軋機布置形式為6F產(chǎn)線或1R+6F產(chǎn)線、或2R+6F產(chǎn)線、或7F產(chǎn)線、或3R+4F產(chǎn)線、或2R+5F產(chǎn)線、或1R+5F產(chǎn)線任意一種布置形式的短流程產(chǎn)線進行。本發(fā)明中各元素及主要工藝的作用及機理C：碳是強固溶強化元素，對超高強度的獲得起決定作用，碳含量對最終產(chǎn)品的組織形態(tài)和性能有較大影響，但是含量太高，在精軋后的冷卻過程中易形成大量的珠光體或貝氏體、馬氏體，其含量愈高，強度愈高，從而造成塑性降低，進行成形前的落料困難。所以在保證熱處理強化的前提下，碳含量不易過高。故將其含量限定在0.31～0.40%范圍。Si：硅有較強的固溶強化效果，可提高鋼的強度，同時，硅能提高鋼的淬透性，有減少奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時體積變化的作用，從而有效控制淬火裂紋的產(chǎn)生；在低溫回火時能阻礙碳的擴散，延緩馬氏體分解及碳化物聚集長大的速度，使鋼在回火時硬度下降較慢，顯著提高鋼的回火穩(wěn)定性及強度。所以，將其含量限定在0.36～0.44%范圍。Mn：錳起固溶強化作用，同時能清除鋼中的FeO，顯著改善鋼的質(zhì)量。還能與硫化物生成高熔點的MnS，在熱加工時，MnS有足夠的塑性，使鋼不產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象，減輕硫的有害作用，提高鋼的熱加工性能。錳能降低相變驅(qū)動力，使“C”曲線右移，提高鋼的淬透性，擴大γ相區(qū)，另它可降低鋼的Ms點，故可保證在合適的冷卻速度下得到馬氏體。所以，將其含量限定在1.6～2.0%范圍。Cr：鉻能降低相變驅(qū)動力，也降低相變時碳化物的形核長大，所以提高鋼的淬透性。另外，鉻能提高鋼的回火穩(wěn)定性。所以，將其含量限定在0.36～0.49%范圍。B:硼是強烈提高淬透性元素，鋼中加入微量的硼元素能顯著提高鋼的淬透性。但是其含量低于0.0005％，或者高于0.0050％，對提高淬透性的作用不明顯。所以，為考慮生產(chǎn)實際及淬透性效果，將其含量限定在0.004～0.005%范圍。Als，其在鋼中起脫氧作用，應(yīng)保證鋼中有一定量的酸溶鋁，否則不能發(fā)揮其效果，但過多的鋁也會使鋼中產(chǎn)生鋁系夾雜，且不利于鋼的冶煉和澆鑄。同時鋼中加入適量的鋁可以消除鋼中氮、氧原子對性能的不利影響。故將其含量限定在0.015～0.060％范圍。P：磷是鋼中的有害元素，易引起鑄坯中心偏析。在隨后的熱連軋加熱過程中易偏聚到晶界，使鋼的脆性顯著增大。同時基于成本考慮且不影響鋼的性能，將其含量控制在0.006%以下。S：硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態(tài)存在，這種硫化物夾雜會惡化鋼的韌性，并造成性能的各向異性，因此，需將鋼中硫含量控制得越低越好?；趯χ圃斐杀镜目紤]，將鋼中硫含量控制在0.004%以下。N：氮在加鈦的鋼中可與鈦結(jié)合形成氮化鈦，這種在高溫下析出的第二相有利于強化基體，并提高鋼板的焊接性能。但是氮含量高于0.005％，氮與鈦的溶度積較高，在高溫時鋼中就會形成顆粒粗大的氮化鈦，嚴(yán)重損害鋼的塑性和韌性；另外，較高的氮含量會使穩(wěn)定氮元素所需的微合金化元素含量增加，從而增加成本。故將其含量控制在0.005％以下。Ti：鈦是強C、N化物形成元素，鋼中加入Ti的目的是固定鋼中的N元素，但是過量的Ti會與C結(jié)合從而降低試驗鋼淬火后馬氏體的硬度和強度。另外，鈦的加入對鋼的淬透性有一定的貢獻。所以，將其含量限定在0.036～0.045%范圍。Nb、V:鈮和釩也是強C、N化物形成元素，能起到細化奧氏體晶粒的作用，鋼中加入少量的鈮或釩就可以形成一定量的鈮的碳、氮化物，從而阻礙奧氏體晶粒長大，因此，其淬火后的馬氏體板條尺寸較小，大大提高鋼的強度。故將其含量均控制在0.036～0.045%之間。Mo：鉬能顯著提高鋼的淬透性，并且鉬的層錯能較高，加入鋼中可提高鋼的低溫塑性和韌性。故將其含量控制在0.26～0.35%之間。Ni：鎳加入鋼中可提高鋼的強度而不顯著降低其韌性。同時可改善鋼的加工性和可焊性。另外，鎳可以提高鋼的抗腐蝕能力，不僅能耐酸，而且能抗堿和大氣的腐蝕。所以將其含量限定在0.11～0.20%。本發(fā)明之所以在整個生產(chǎn)過程中采取三次除鱗，是由于通過控制除鱗道次和合適的除鱗水壓力，可以盡可能的去除帶鋼表面的氧化鐵皮，從而保證帶鋼具有良好的表面質(zhì)量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其強度高，制造流程短，產(chǎn)品表面質(zhì)量好，厚度精度高，能夠達到冷軋產(chǎn)品的質(zhì)量要求，大幅節(jié)約了能源消耗；另外，與現(xiàn)有中薄板坯直接軋制產(chǎn)品相比，其強度遠遠高于現(xiàn)有產(chǎn)品，對于實現(xiàn)汽車輕量化具有重大意義。附圖說明圖1為本發(fā)明產(chǎn)品金相組織圖。具體實施方式下面對本發(fā)明予以詳細描述：表1為本發(fā)明各實施例及對比例的化學(xué)成分取值列表；表2為本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)取值列表；表3為本發(fā)明各實施例及對比例的性能檢測情況列表。本發(fā)明各實施例均按以下工藝生產(chǎn)：1）鐵水脫硫，并控制S≤0.002%，扒渣后鐵水裸露面不低于96%；2）常規(guī)電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，及常規(guī)精煉；3）進行連鑄，控制中包鋼水過熱度在15～30℃，鑄坯厚度在61～150mm，拉坯速度在3.0～5.0m/min；4）進行鑄坯入均熱爐前的除鱗處理，并控制除鱗水的壓力在300～400bar；5）對鑄坯進行常規(guī)均熱，控制均熱爐內(nèi)呈弱氧化氣氛，即使?fàn)t內(nèi)殘氧量在0.5～5.0%；6）對鑄坯入進行加熱，并控制鑄坯入爐溫度在800～1000℃，出爐溫度為1185～1215℃；7）進行進軋機之前的高壓水除鱗，并控制除鱗水壓力在280～420bar；8）軋制，并控制第一道次壓下率為：40～50%，第二道次壓下率為：40～50%，末道次壓下率為：10～16%；控制軋制速度在3～8m/s；并在第一道次及第二道次之間進行中壓水除鱗，除鱗水壓力為200～280bar；控制終軋溫度在860～900℃；9）進行冷卻，冷卻方式為層流冷卻、或水幕冷卻、或加密冷卻的方式冷卻到卷取溫度；10）進行卷取，并控制卷取溫度為565~595℃；11）進行開卷落料后的奧氏體化，控制奧氏體化溫度在930～980℃，并保溫6～15min；12）模具沖壓成形，并在模具內(nèi)保壓6～9s；13）進行淬火，控制淬火冷卻速度在50～100℃/s；后自然冷卻至室溫。所述中薄板坯的軋制過程在軋機布置形式為6F產(chǎn)線或1R+6F產(chǎn)線、或2R+6F產(chǎn)線、或7F產(chǎn)線、或3R+4F產(chǎn)線、或2R+5F產(chǎn)線、或1R+5F產(chǎn)線任意一種布置形式的短流程產(chǎn)線進行。表1本發(fā)明各實施例及對比例的化學(xué)成分（wt.%）實施例CSiMnPSAlsCrTiNbVMoNiBN10.370.391.910.0040.0030.0150.380.045——0.270.160.00430.00320.380.431.720.0030.0020.0360.480.0420.036—0.26—0.00460.00230.390.361.600.0050.0030.0290.47—0.045—0.30—0.00400.00440.310.441.860.0060.0040.0600.49—0.0440.0410.29—0.00490.00550.350.401.950.0040.0010.0350.360.036——0.350.110.00500.00460.320.422.000.0030.0020.0570.46——0.0450.340.200.00480.00270.400.381.750.0020.0020.0430.420.038—0.0360.32—0.00410.003表2本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)取值列表表3本發(fā)明各實施例及對比例的的力學(xué)性能情況列表從表3可以看出，本申請通過較短的工藝流程成功實現(xiàn)了發(fā)明鋼的強度達到1900MPa以上，對于推進汽車輕量化的發(fā)展具有重大意義。本具體實施方式僅為最佳例舉，并非對本發(fā)明技術(shù)方案的限制性實施。當(dāng)前第1頁1 2 3