本發(fā)明涉及一種超高強度鋼的熱處理方法，尤其是一種熱沖壓成形鋼的連續(xù)退火方法。

背景技術：

實現汽車輕量化的一種重要途徑是使用超高強度鋼，但隨著其強度的提高，鋼板成形性能顯著降低，直接加工容易產生開裂，而熱沖壓成形工藝很好地解決了這一難題。熱沖壓成形工藝是將鋼板的塑性成形和熱處理相結合，專門用于成形超高強度硼鋼的先進制造技術，采用熱成形工藝制造汽車零部件可以使強度達到1500mpa。

一般的熱沖壓成形工藝為：迅速加熱至900℃左右→出爐→送料至沖壓工位→沖壓并冷卻→脫模（約200℃）→空冷至室溫。在熱成形過程中，工件在高溫條件下工作，表面的鐵及合金元素與空氣介質中的氧、水分等反應形成氧化膜，氧化膜在熱成形過程中容易脫落。其造成的有害影響主要有：1）在模具和工件之間形成磨粒磨損，影響工件的精度和外觀；2）對模具造成磨損，減少模具使用壽命；3）誘發(fā)工件本體開裂形成裂紋源，使工件潛伏了質量隱患；4）影響了傳熱和導熱性能，從而影響工件本體相變過程。

采用含al-si鍍層的鋼板可有效解決這一問題，使鋼板表面具有良好的抗氧化能力，但其制造成本與不帶涂層鋼板相比較高。而目前不帶涂層冷軋鋼板多采用罩退法生產，其表面氧化膜不易脫落但生產效率較低。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種生產效率高的熱沖壓成形鋼的連續(xù)退火方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：其包括退火和平整工序；所述退火工序：均溫段溫度780～800℃，快冷開始溫度670～690℃，快冷終止溫度390～410℃，時效終止溫度360～380℃，終冷段結束溫度140～160℃，水淬后溫度43～50℃。

本發(fā)明所述退火工序中，加熱段、均溫段和緩冷段的露點值均控制在+5℃～+20℃。

本發(fā)明所述平整工序：平整延伸率設定值為0.8×d%～1.2×d%，其中d為鋼帶毫米厚度值；軋制力控制范圍為4000～8000kn，平整工作輥的粗糙度為3.0～4.0um。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發(fā)明采用連退法生產，相對于當前主流生產熱沖壓鋼的方法即罩退法生產效率更高；本發(fā)明不采用al-si鍍層設計，生產成本低；本發(fā)明采用合理的加熱溫度、生產速度等生產工藝，配合爐內的露點生產產品，提高后續(xù)熱沖壓形成氧化鐵皮與基體的結合牢固度；本發(fā)明采用合理的平整工藝，配合一定粗糙度的平整工作輥，控制帶鋼的表面粗糙度，提高后續(xù)熱沖壓形成氧化鐵皮與基體的結合牢固度。采用本發(fā)明生產的熱沖壓成形產品的氧化鐵皮不易脫落，與基體結合的牢固程度好。因此，本發(fā)明具有生產效率高、連續(xù)化生產、綜合成本低的特點，生產的產品經熱沖壓成形加工后性能優(yōu)良且產品在熱成形過程中氧化膜不易脫落，具有良好的應用性。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明的連退工藝示意示意圖；

圖2是高露點與低露點條件下鋼帶表面mn、si元素的析聚程度圖；

圖3是界面較平滑的氧化鐵皮形貌示意圖；

圖4是錨狀氧化鐵皮形貌示意圖；

圖5是常規(guī)方法所得熱沖壓成形產品的表面情況照片；

圖6是本方法所得熱沖壓成形產品的表面情況照片。

具體實施方式

本熱沖壓成形鋼的連續(xù)退火方法采用下述工藝過程：

（1）生產的熱沖壓成形鋼帶化學成分的質量分數為：c0.21～0.25%，mn1.30～1.50%，si0.18～0.35%，s≤0.006%，p≤0.022%，al0.030～0.050%，cr0.10～0.50%，b0.002～0.005%，余量為鐵和不可避免的雜質。

（2）退火工序：采用立式連續(xù)退火爐，整個退火爐由預熱段、加熱段、均熱段、緩冷段、快冷段、過時效段、終冷段以及水淬設備組成。

a、各段的溫控制度為：如圖1所示，均溫段溫度780～800℃，快冷開始溫度670～690℃，快冷終止溫度390～410℃，時效終止溫度360～380℃，終冷段結束溫度140～160℃，水淬后溫度43～50℃。生產產品的厚度范圍為1.0～2.5mm，工藝速度為80～100m/min，依據產品厚度調整工藝速度，保證鋼帶性能合格且均勻。

b、露點工藝：退火爐的混合氣站氫含量設定4%，爐壓設定為1.2mbar；采用緩冷段加濕模式提高露點值，調整加熱段爐頂放散開度控制露點提高速度，開度一般在10～60%，從而保證加熱段、均溫段、緩冷段露點值在+5℃至+20℃之間。

采用輝光譜儀對高露點與低露點條件下鋼帶表面mn、si元素的含量分布進行檢測，表面mn、si元素的析聚程度如圖2所示，由圖2可見濕氣氛下（高露點）表面mn、si元素的析聚程度較高，有利于形成復雜的氧化相結構，對提高后續(xù)熱成形形成的氧化鐵皮與基體的牢固度有利。

本方法采用合理的加熱溫度、生產速度等生產工藝，配合爐內的露點，控制帶鋼近表面元素的析聚程度。近表面元素的析聚影響后續(xù)熱成形形成的氧化鐵皮成分組成，復雜的氧化相結構提高了氧化物與基體的結合牢固度，出現錨狀氧化鐵皮形貌幾率上升。鋼板表面不同氧化鐵皮形貌示意圖如圖3、圖4所示。

（3）平整工序：采用恒延伸率控制模式，平整延伸率設定值為0.8×d%～1.2×d%，其中d為鋼帶厚度值（單位為毫米）；軋制力控制范圍為4000～8000kn，以達到設定的平整延伸率值為適宜；平整工作輥的粗糙度為3.0～4.0um。本方法采用合理的平整工藝，配合一定粗糙度的平整工作輥，控制帶鋼的表面粗糙度。帶鋼的表面粗糙度影響后續(xù)熱成形形成的氧化鐵皮的結構與形貌，粗糙度值大，單位長度內峰值數量多，出現錨狀氧化鐵皮形貌幾率上升。

圖5、6所示，采用上述工藝后，所得熱沖壓成形產品的氧化鐵皮不易脫落，與基體結合的牢固程度好。

實施例1：本熱沖壓成形鋼的連續(xù)退火方法的具體工藝如下所述。

所述熱沖壓成形鋼化學成分的質量分數為：c0.21%，mn1.40%，si0.30%，s0.006%，p0.015%，al0.035%，cr0.20%，b0.002%，其余為鐵和不可避免的雜質。

連續(xù)退火工藝為：1）退火工序：均溫段溫度780℃，快冷開始溫度680℃，快冷終止溫度390℃，時效終止溫度360℃，終冷段結束溫度150℃，水淬后溫度43℃。工藝速度為100m/min。露點值分別為加熱段+14℃、均溫段+15℃、緩冷段+16℃。

2）平整工序：平整延伸率為1.2%，軋制力為6000kn，產品的厚度為1.0mm，平整工作輥的粗糙度為3.0um。

所述熱沖壓成形鋼連續(xù)退火后的性能為：抗拉強度為642mpa，屈服強度為450mpa，延伸率a80mm為21%。再熱沖壓成形后的性能為：抗拉強度為1665mpa，延伸率a50mm為6%，滿足客戶要求；熱沖壓成形后氧化鐵皮牢固度良好。

實施例2：本熱沖壓成形鋼的連續(xù)退火方法的具體工藝如下所述。

所述熱沖壓成形鋼化學成分的質量分數為：c0.22%，mn1.30%，si0.35%，s0.006%，p0.020%，al0.030%，cr0.50%，b0.005%，其余為鐵和不可避免的雜質。

連續(xù)退火工藝為：1）退火工序：均溫段溫度790℃，快冷開始溫度670℃，快冷終止溫度400℃，時效終止溫度370℃，終冷段結束溫度160℃，水淬后溫度45℃。工藝速度為95m/min。露點值分別為加熱段+19℃、均溫段+19℃、緩冷段+20℃。

2）平整工序：平整延伸率為1.5%，軋制力為8000kn，產品的厚度為1.5mm，平整工作輥的粗糙度為4.0um。

所述熱沖壓成形鋼連續(xù)退火后的性能為：抗拉強度為661mpa，屈服強度為473mpa，延伸率a80mm為20%。再熱沖壓成形后的性能為：抗拉強度為1610mpa，延伸率a50mm為6.5%，滿足客戶要求；熱沖壓成形后氧化鐵皮牢固度良好。

實施例3：本熱沖壓成形鋼的連續(xù)退火方法的具體工藝如下所述。

所述熱沖壓成形鋼化學成分的質量分數為：c0.25%，mn1.40%，si0.18%，s0.005%，p0.022%，al0.050%，cr0.30%，b0.003%，其余為鐵和不可避免的雜質。

連續(xù)退火工藝為：1）退火工序：均溫段溫度800℃，快冷開始溫度690℃，快冷終止溫度410℃，時效終止溫度380℃，終冷段結束溫度150℃，水淬后溫度50℃。工藝速度為80m/min。露點值分別為加熱段+12℃、均溫段+13℃、緩冷段+15℃。

2）平整工序：平整延伸率為2.0%，軋制力為7000kn，產品的厚度為2.5mm，平整工作輥的粗糙度為3.5um。

所述熱沖壓成形鋼連續(xù)退火后的性能為：抗拉強度為628mpa，屈服強度為443mpa，延伸率a80mm為20.5%。再熱沖壓成形后的性能為：抗拉強度為1605mpa，延伸率a50mm為6.5%，滿足客戶要求；熱沖壓成形后氧化鐵皮牢固度良好。

實施例4：本熱沖壓成形鋼的連續(xù)退火方法的具體工藝如下所述。

所述熱沖壓成形鋼化學成分的質量分數為：c0.23%，mn1.50%，si0.28%，s0.005%，p0.018%，al0.035%，cr0.10%，b0.004%，其余為鐵和不可避免的雜質。

連續(xù)退火工藝為：1）退火工序：均溫段溫度800℃，快冷開始溫度680℃，快冷終止溫度400℃，時效終止溫度370℃，終冷段結束溫度140℃，水淬后溫度45℃。工藝速度為85m/min。露點值分別為加熱段+12℃、均溫段+13℃、緩冷段+15℃。

2）平整工序：平整延伸率為2.0%，軋制力為4000kn，產品的厚度為2.0mm，平整工作輥的粗糙度為3.0um。

所述熱沖壓成形鋼連續(xù)退火后的性能為：抗拉強度為637mpa，屈服強度為440mpa，延伸率a80mm為21%。再熱沖壓成形后的性能為：抗拉強度為1655mpa，延伸率a50mm為5.5%，滿足客戶要求；熱沖壓成形后氧化鐵皮牢固度良好。

實施例5：本熱沖壓成形鋼的連續(xù)退火方法的具體工藝如下所述。

所述熱沖壓成形鋼化學成分的質量分數為：c0.22%，mn1.40%，si0.25%，s0.005%，p0.019%，al0.038%，cr0.35%，b0.003%，其余為鐵和不可避免的雜質。

連續(xù)退火工藝為：1）退火工序：均溫段溫度800℃，快冷開始溫度680℃，快冷終止溫度410℃，時效終止溫度375℃，終冷段結束溫度145℃，水淬后溫度43℃。工藝速度為87m/min。露點值分別為加熱段+5℃、均溫段+10℃、緩冷段+13℃。

2）平整工序：平整延伸率為1.8%，軋制力為5000kn，產品的厚度為1.8mm，平整工作輥的粗糙度為4.0um。

所述熱沖壓成形鋼連續(xù)退火后的性能為：抗拉強度為659mpa，屈服強度為459mpa，延伸率a80mm為19.5%。再熱沖壓成形后的性能為：抗拉強度為1544mpa，延伸率a50mm為6.0%，滿足客戶要求；熱沖壓成形后氧化鐵皮牢固度良好。