專利名稱：一種汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及鋼鐵冶煉及控軋控冷技術(shù)領(lǐng)域。具體為一種抗拉強度大于1200MPa的汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
熱軋高強鋼是板帶產(chǎn)品中用途最廣、用量最大的鋼鐵材料之一，主要用于集裝箱、挖掘機械、鏟土運輸機械、工程起重機械、礦山機械、叉車及工業(yè)車輛、混凝土機械等。隨著工程機械向高參數(shù)化、大型化、輕量化發(fā)展，對工程機械構(gòu)件材料的強韌性、冷成型性和焊接性的要求更為突出，從而促進了熱軋高強鋼的開發(fā)和生產(chǎn)。酸洗熱軋板是板帶材生產(chǎn)發(fā)展的一類新興產(chǎn)品，它是介于熱軋板和冷軋板之間的中間產(chǎn)品，是部分熱軋板和冷軋板的理想、經(jīng)濟的替代的板帶產(chǎn)品，更是國家經(jīng)濟建設各行·業(yè)需要的，直接應用的板帶產(chǎn)品。熱軋酸洗板是汽車業(yè)需要的新鋼種，其較好的表面質(zhì)量、厚度公差、加工性能，可以替代車身覆蓋件和以往用冷軋板生產(chǎn)的汽車零部件，由此降低原材料成本10%左右。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車的生產(chǎn)也大幅增加，板材的使用量不斷提高，國內(nèi)汽車行業(yè)許多車型的零部件設計要求使用熱軋酸洗板，如轎車的副車架、車輪輪輻、前后橋總成、卡車箱板、防護網(wǎng)、汽車大梁以及零配件等，由于國內(nèi)熱軋酸洗板的供應不足，汽車廠一般用冷軋板板代替或自行酸洗。在過去的十年中，由于舒適性和安全性能等方面要求的提高，汽車的重量逐年增力口。從減少污染物的排放，降低油耗的觀點出發(fā)，汽車"輕量化"是當今汽車制造業(yè)發(fā)展的目標。汽車"輕量化"的一個重要的措施就是采用高強鋼和超高強度的鋼板。目前國內(nèi)大量使用的高強熱軋酸洗汽車板鋼，強度級別大多在SOOMPa以下，960MPa及以上級別熱軋鋼板仍需要進口，存在著價格過高和供貨周期長的問題。國外生產(chǎn)960MPa級別鋼板多采用調(diào)質(zhì)處理,成本高,周期長；為增加鋼的淬透性需加入大量Cr、Mo、Ni、Cu等貴金屬元素(有的屬于戰(zhàn)略資源)，尤其Ni含量要控制在I. 00%以上，Mo含量控制在0. 5以上，成本高，工藝復雜，因此在成本和能耗方面調(diào)質(zhì)鋼缺乏優(yōu)勢。所以研究開發(fā)低成本的熱軋高強鋼有十分重要的意義。國外高強度酸洗熱軋板發(fā)展很快，阿塞洛集團公司、新日鐵公司、JFE公司、蒂森克虜伯鋼鐵公司以及浦項鋼鐵公司生產(chǎn)的HSLA和雙相型汽車用熱軋鋼板的抗拉強度都在780MPa左右，復相型汽車用熱軋鋼板的強度都在980MPa左右。國內(nèi)只有寶鋼可以生產(chǎn)出980MPa級汽車用熱軋高強鋼。公開號為CN 101899630A的中國專利申請公開了 900MPa級屈服強度的工程機械用調(diào)質(zhì)鋼板及其生產(chǎn)方法，采用了控冷控軋+調(diào)質(zhì)工藝，生產(chǎn)出了抗拉強度IOOOMPa左右，屈服強度900MPa左右的鋼板，但是鋼中加入了 Ni與Cr等貴金屬元素，并且采用了調(diào)質(zhì)處理,生產(chǎn)周期長,生產(chǎn)成本高；
公開號為CN 102337458A的中國專利申請公開了抗拉強度彡IlOOMPa的工程機械用鋼及其生產(chǎn)方法，終軋后鋼板采用熱處理方法生產(chǎn)出了抗拉強度> IlOOMPa的工程機械用鋼，由于其熱軋后又要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，因此增加生產(chǎn)工序和成本，另外其含有較高的Si含量，不能用作熱軋酸洗板。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種抗拉強度大于1200MPa的汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼及其生產(chǎn)方法，抗拉強度> 1200MPa，延伸率> 13%，焊接性與冷成型性優(yōu)良的低成本超高強度熱軋酸洗汽車板。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)· 一種抗拉強度大于1200MPa的汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼，其特征在于其化學成分按重量百分比為C 0. 07% 0. 10% ；Si ( 0. 05% ；Mn :1. 50%"I. 90% ；P: ^ 0. 015% ；S 彡 0. 010% ；N: ( 0. 005% ；Mo :0. 10% 0. 20% ；Nb :0. 04% 0. 06% ；Ti :0. `15% 0. 20% ；A1 0. 02% 0. 04% ；B 0. 001% 0. 004% ；Ca :0. 002% 0. 01%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中保證 Ti/B :彡 35，碳當量 Ceq ( 0. 45%, C :0. 07% 0. 10%, Si :彡 0. 05%, Ti :0. 15% 0. 2%, B 0. 001% 0. 004%, Ca :0. 002% 0. 01% 為關(guān)鍵特征。上述成分C含量的優(yōu)選范圍為0. 089T0. 10%，Si含量優(yōu)選范圍為彡0. 05%，Ti含量優(yōu)選范圍為0. 169TO. 18%，B含量優(yōu)選范圍為0. 0019T0. 003%, Ca含量優(yōu)選范圍為0.004% 0. 008%。生產(chǎn)一種抗拉強度大于1200MPa的汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼，其特征在于控制如下主要工藝參數(shù)
I)冶煉和連鑄按設定成分冶煉鋼水并澆注成坯，其成分按重量百分比為C:0. 079T0. 10%, Si ^ 0. 05%, Mn :1. 50%"I. 90%, Mo :0. 10%"0. 20%, Nb :0. 04%"0. 06%, Ti 0. 15% 0. 2%, Al 0. 02% 0. 04%, B :0. 001% 0. 004%, Ca :0. 002% 0. 01%，其余為 Fe 及不可避免
的雜質(zhì)。2)軋制工藝鑄坯加熱溫度控制在122(Tl300°C，保溫時間控制在2. 0 2. 5h，充分奧氏體化，確保微合金元素回溶；采用兩階段控制軋制，再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度控制在116(T119(TC，再結(jié)晶區(qū)的終軋溫度控制在1020°C以上，再結(jié)晶區(qū)軋制每道次壓下率控制在259^40%，中間坯在輥道上待溫，未再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度控制在90(T950°C，終軋溫度控制在80(T830°C，未再結(jié)晶區(qū)累計壓下率控制在65% 70%，熱軋后厚度規(guī)格為2 8mm ；
3)軋后冷卻工藝熱軋后空冷5 9s，進入層流冷卻區(qū)進行冷卻，控制冷卻的開冷溫度為75(T780°C，以2(T25°C /s的冷卻速度冷卻到32(T400°C，鋼板進保溫爐中卷取，保溫2小時后，隨爐冷卻至室溫，就可獲得表面質(zhì)量好，強韌性、焊接性與冷成型性優(yōu)良的低成本汽車箱體用高強度熱軋酸洗板。所述的熱軋帶鋼的微觀組織以板條貝氏體為主，同時含有少量粒狀貝氏體的混合組織，其中板條貝氏體的量> 90%。卷取溫度是獲得貝氏體組織最為關(guān)鍵的工藝參數(shù)之一，卷取溫度大于400°C時，會形成大量粒狀貝氏體組織，對鋼板的強度有負面作用，另一方面，當卷取溫度小于300°C時會形成馬氏體組織，對鋼板的成形性能不利，因此，本發(fā)明的卷取溫度限定為32(T400°C。本發(fā)明的目的是在碳錳鋼成分的基礎上，通過添加微合金元素和采用控軋控冷技術(shù)，生產(chǎn)一種抗拉強度大于1200MPa的汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼，同時具有良好的焊接性、冷成型性，成本較低的經(jīng)濟型汽車箱體用熱軋酸洗高強鋼。本發(fā)明鋼種成分的設計考慮了以下幾個方面
DC碳元素對鋼板的強度、成型性能和焊接性能影響很大，它是提高材料強度最經(jīng)濟最有效的元素，但是碳含量過高會對焊接性能產(chǎn)生不利的影響。對于本發(fā)明，碳含量低于0. 07%時鋼的強度達不到目標要求，碳含量高于0. 10%時可能有損焊接性，生成貝氏體組織減少，易于生成馬氏體組織，使延伸率下降。綜合考慮本發(fā)明確定碳含量的范圍為
0.07 0. 10%O2) Si:硅是脫氧元素，具有一定的固溶強化作用，但硅對表面質(zhì)量有較大影響，因此本發(fā)明確定硅含量的范圍為< 0. 05%。3) Mn:錳是提高強度和獲得貝氏體組織的有效元素，對貝氏體轉(zhuǎn)變有較大的促進作用，而且成本低廉，因此錳為主要的添加元素。綜合考慮本發(fā)明確定錳含量范圍為I.·50%"I. 90%o4)Al :鋁是作為脫氧元素加入的，鋁還能固定鋼中的氮使之形成穩(wěn)定的化合物，有效的細化晶粒，其含量小于0. 01%時，效果較小，超過0. 05%時，脫氧作用達到飽和，再高則對母材及焊接熱影響區(qū)有負面影響。綜合考慮本發(fā)明確定鋁含量范圍為0. 019T0. 04%。5)Nb與B:鈮是本發(fā)明中的重要添加元素，它能夠有效的延遲變形奧氏體的再結(jié)晶，阻止奧氏體晶粒的長大，提高奧氏體再結(jié)晶溫度，細化晶粒，同時提高強度和延伸率；它與微量的硼的復合作用可促進貝氏體轉(zhuǎn)變，但鈮含量高于0. 06%時，成本增加，且效果不再顯著，因此本發(fā)明中鈮含量限定在0. 06%以下。硼元素能明顯抑制鐵素體在奧氏體晶界的形核，可以在較大的冷速范圍內(nèi)部能獲得貝氏體組織，但硼元素有著強烈的晶界偏析，因此要控制硼元素在0. 004%,否則會破壞鋼的低溫韌性。綜合考慮本發(fā)明確定鈮元素含量范圍為0. 04% 0. 06%，硼元素含量范圍為0. 001% 0. 004%。6)Mo:鑰作為貴金屬元素加入鋼中可明顯提高鋼的淬透性，使鐵素體珠光體相變的C曲線右移，在較大冷卻速度范圍內(nèi)得到貝氏體，促進貝氏體型轉(zhuǎn)變，細化晶粒，提高材料塑性和強度，少量的鑰就可以獲得很好的效果。綜合考慮本發(fā)明確定鑰元素含量范圍為Mo :0. 109T0. 20%o7) Ti :鈦的全固溶溫度很高，鈦的加入既能起到阻止奧氏體晶粒長大，細化晶粒的作用，也能起到沉淀強化的作用。在提高鋼的強度的同時并不降低延伸率；鈦是本發(fā)明最重要的合金元素，主要利用其析出強化的作用，而且鈦的加入也改善了鋼的焊接性能。綜合考慮本發(fā)明確定鈦含量范圍為0. 159TO. 20%。 8) Ca :鈣的添加至少為0. 002%,以通過對硫化物基夾雜物的形狀控制(球化處理)來改善成形性，考慮到其作用的飽和以及由于添加上述夾雜所帶來的有害作用，將其上限限定為0. 01%。9)鋼中的雜質(zhì)元素的上限控制在P:彡0.015%，S彡0.010%，N:彡0.005%，鋼
質(zhì)越純凈效果越佳。10) Ti/B : ^ 35 :鈦在1300°C以上能吸收鋼中氮生成穩(wěn)定的TiN，從而防止形成了一般淬火加熱時不能溶解的BN，保護了硼對提高淬透性的有益作用。有研究表明，鋼中鈦含量較低，不能保護鋼中的硼，使鋼中固溶硼含量過低，淬透性不能保證，因此本發(fā)明在分別限定Ti、B含量的前提下對Ti/B進行了限定，以確保鋼中有效硼的作用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于
I)本發(fā)明成分簡單，除了加入少量Mo元素外，沒有加入其他貴重合金元素，生產(chǎn)工藝簡單，熱軋后無需回火或調(diào)質(zhì)等熱處理工藝，就可獲得高強度汽車箱體用熱軋酸洗板，生產(chǎn)成本較低，酸洗后表面質(zhì)量良好，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。由于碳當量Ceq ( 0. 45%，具有優(yōu)良的焊接性，焊前無需預熱。2)本專利生產(chǎn)的汽車箱體用高強度熱軋酸洗板表面質(zhì)量好，便于焊接、涂油和上漆，尺寸精度高，平整后，可使板型發(fā)生一定變化，從而減少不平度的偏差，同時提高了表面光潔度，增強了外觀效果，并且能減少用戶分散酸洗造成的環(huán)境污染。與同強度的冷軋板相t匕，其優(yōu)勢在于在保證表面質(zhì)量使用要求的前提下，可以有效的降低采購成本。它是介于冷軋板和熱軋板之間的性能價格比比較高的一種產(chǎn)品，有著良好的市場發(fā)展前景。3)采用Ti微合金化成分設計思想，充分發(fā)揮相變強化、組織細化強化、析出強化等復合強化方式生產(chǎn)出了抗拉強度> 1200MPa，延伸率> 13%，同時具有良好冷成型性和焊接性的熱軋酸洗板，有效實現(xiàn)材料厚度的減薄，實現(xiàn)輕量化的目的。


圖I為本發(fā)明實施例I的一種抗拉強度大于1200MPa的汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼的掃描電鏡組織。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發(fā)明作更詳細的描述。實施例I
本實施例的鑄坯具體成分按重量百分比為c 0. 09%, Si 0. 03%，Mn :1. 79%，Mo :0. 16%，Nb 0. 048%, Ti :0. 16 %，Al :0. 025%, B :0. 0025%, P :0. 006%, S :0. 006%, Ca:0. 004%，其余為
Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中碳當量Ceq=O. 42，保證了優(yōu)良的焊接性。具體生產(chǎn)工藝按照以下步驟進行
1)鑄坯加熱將鑄坯加熱至122(Tl260°C，保溫2h 2.5h，成分奧氏體化；
2)再結(jié)晶區(qū)軋制再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度為1150°C，軋制3道次，再結(jié)晶區(qū)的終軋溫度控制在103(Tl050°C，獲得中間坯，再結(jié)晶區(qū)軋制每道次壓下率控制在25% 40%。3)未再結(jié)晶區(qū)軋制待中間坯冷卻到950°C時，進行未再結(jié)晶區(qū)的軋制，軋制5道次，終軋溫度為80(T830°C，未再結(jié)晶區(qū)累計壓下率控制在659^70% ；
4)控制冷卻工藝未再結(jié)晶區(qū)軋制結(jié)束后停留6 9s后，以2(T25°C /s的冷速冷卻到32(T400°C卷取，獲得6_厚的熱軋板。力學性能測試結(jié)果如表I所示。表I實驗鋼的力學性能
權(quán)利要求
1.一種汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼的制備方法，其特征在于化學成分(wt%):C 0. 07%"0. 10% ；Si ( 0. 05% ；Mn 1. 50%"l. 90% ；P: ( 0. 015% ；S ( 0.010%;N: ( 0. 005% ；Mo 0. 109T0. 20% ；Nb :0. 04%"0. 06% ；Ti :0. 15%"0. 20% ；A1 :0. 02%"0. 04% ；B 0.001% 0. 004% ；Ca :0. 002% 0. 01%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，其中保證Ti/B :彡35，碳當量Ceq ( 0. 45% ;按照上述成分冶煉和連鑄，冷卻至室溫，將鑄坯重新加熱至奧氏體化溫度，加熱溫度控制在122(Tl300°C，保溫時間控制在2. (T2. 5h，充分奧氏體化，確保微合金元素回溶，采用兩階段控制軋制，再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度控制在116(T119(TC，再結(jié)晶區(qū)的終軋溫度控制在1020°C以上，再結(jié)晶區(qū)軋制每道次壓下率控制在259^40%，中間坯在輥道上待溫，未再結(jié)晶區(qū)軋制的開軋溫度控制在90(T95(TC，終軋溫度控制在80(T83(TC，未再結(jié)晶區(qū)累計壓下率控制在659^70%，熱軋后厚度規(guī)格為2 8mm ;熱軋后的冷卻工藝熱軋后空冷5 9s，進入層流冷卻區(qū)進行冷卻，控制冷卻的開冷溫度為75(T780°C，以2(T25°C /s的冷卻速度冷卻到32(T400°C，鋼板進保溫爐中卷取，保溫2小時后，隨爐冷卻至室溫，獲得成品熱軋帶鋼；鋼板經(jīng)熱軋后無需回火或調(diào)質(zhì)處理，就能獲得表面質(zhì)量好，強韌性、焊接性與冷成型性優(yōu)良的低成本的汽車箱體用高強度熱軋酸洗板，其抗拉強度> 1200MPa，延伸率彡13%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼的制備方法，其特征在于C含量為0. 08% 0. 10%，Si含量為彡0. 05%，Ti含量為0. 16% 0. 18%，B含量為0. 001% 0. 003%,Ca 含量為 0. 004% 0. 008%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼的制備方法，其特征在于所述的熱軋帶鋼的微觀組織以板條貝氏體為主，同時含有少量粒狀貝氏體的混合組織，其中板條貝氏體的量> 90%。
全文摘要
一種汽車廂體用熱軋酸洗高強鋼的制備方法，主要成分(wt％)有C0.07%~0.1%；Si≤0.05%；Mn1.5%~1.9%；P:≤0.015%；S≤0.01%；N:≤0.005%；Mo0.1%~0.2%；Nb0.04%~0.06%；Ti0.15%~0.2%；Al0.02%~0.04%；B0.001%~0.004%；Ca0.002%~0.01%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)，Ti/B:≥35，碳當量Ceq≤0.45%。本發(fā)明成分簡單，生產(chǎn)工藝簡單，熱軋后無需回火或調(diào)質(zhì)處理，表面質(zhì)量好，強韌性、焊接性與冷成型性優(yōu)良，低成本。
文檔編號C22C38/14GK102787272SQ20121026270
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者唐荻, 惠亞軍, 武會賓, 米振莉, 蘇嵐, 趙征志, 趙愛民 申請人:北京科技大學