一種超高強熱成形鋼的退火方法
【專利摘要】一種超高強熱成形鋼的退火方法，屬于高強度汽車用鋼熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】。超高強熱成形鋼經(jīng)熱軋和冷軋后，進行退火處理，獲得熱成形前的鋼板基板。熱軋工藝為：熱軋板坯加熱至1100～1250℃，保溫0.5～1小時，終軋溫度800～900℃，卷取溫度600～700℃；冷軋壓下率為70-80%；退火工藝為：將冷軋鋼板緩慢加熱至兩相區(qū)(α+γ)，即A1以上溫度，保溫0.1-5h，然后以0.1-10℃/s的冷卻速度冷至A1以下某一溫度，保溫0.1-5h，最后以0.1-10℃/s的冷卻速度冷至室溫。本發(fā)明生產(chǎn)的超高強度熱成形鋼在熱成形前鋼板的顯微組織為鐵素體基體上彌散分布著顆粒狀碳化物，碳化物分布比較均勻，鐵素體回復(fù)再結(jié)晶充分，有利于熱成形加熱階段，奧氏體化的充分性和均勻性，且相對傳統(tǒng)的罩式退火工藝，退火時間短，生產(chǎn)效率高。
【專利說明】一種超高強熱成形鋼的退火方法【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明屬于高強度汽車用鋼熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種超高強熱成形鋼的退火方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能減排已成為當(dāng)今世界共同關(guān)注的焦點。汽車輕量化是實現(xiàn)這一目標的主要措施，更多先進高強鋼和超高強鋼在汽車車身中得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]通常情況下，抗拉強度大于IOOOMPa的超高強度汽車用鋼由于其強度高，塑性變形范圍很窄，成形性不好，而且所需的沖壓力大。在室溫下沖壓變形時，易開裂，成形后零件的回彈嚴重，導(dǎo)致零件的尺寸和形狀穩(wěn)定性變差，復(fù)雜形狀的零件沖壓成形更加困難。因此傳統(tǒng)的冷沖壓方法難以解決超高強度鋼板在汽車車身制造中遇到的問題。為此，世界各國投入大量的精力來開展超高強度鋼板熱成形技術(shù)的研究。熱成形工藝技術(shù)是把板料(多為硼合金鋼)放入均熱爐，加熱到900°C以上后保溫一段時間，使其完全奧氏體化后，迅速送入帶有冷卻系統(tǒng)的模具內(nèi)進行沖壓變形，成形后需要保壓一段時間使零件形狀尺寸趨于穩(wěn)定，期間模具接觸鋼板表面使變形和冷卻同時發(fā)生，保壓定型期間組織發(fā)生相變，由奧氏體轉(zhuǎn)變成均勻的馬氏體組織，從而得到超高強度的鋼板，抗拉強度可提高到初始值的2.5倍以上。
[0004]熱成形鋼是一種適用熱成形工藝生產(chǎn)的高強度特殊合金鋼，主要為錳硼鋼。熱成形前的顯微組織為鐵素體+珠光體組織，抗拉強度400MPa~600MPa，總伸長率20%~30%，表現(xiàn)為硬度低，塑性好，易于切削加工或冷加工等；熱成形后的顯微組織為完全馬氏體組織，屈服強度≥lOOOMPa，抗拉強度≥1500MPa，總伸長率≥5%，強硬度和耐磨性高，無開裂，無回彈，尺寸精度高，能夠進行復(fù)雜零部件加工，從一定程度上彌補了超高強鋼板冷成形的不足。目前在汽車車身上應(yīng)用最為廣泛的熱成形鋼為22MnB5鋼，主要應(yīng)用在汽車前、后保險杠、A/B/C柱、車頂構(gòu)架、車底框架以及車門內(nèi)板、車門防撞桿等對碰撞要求較高的部件，并且其使用量占白車身的比例逐年增多，部分替代了高強TRIP鋼和DP鋼的使用。在FSV未來鋼質(zhì)汽車項目中，高強度鋼板將占整體車身用材的97%，這些材料主要包括雙相鋼(DP)，相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP)，孿晶誘導(dǎo)塑性鋼(TWIP)，復(fù)相鋼(CP)和熱成形鋼(HS)等，其中熱成形鋼將占11%左右。
[0005]目前關(guān)于熱成形鋼板的生產(chǎn)技術(shù)方面的報道較少，特別是對于冷軋退火態(tài)熱成形鋼，其退火工藝大部分可能采用的是再結(jié)晶罩式退火工藝。即在低于A1溫度下某個溫度，進行長時間的保溫，使鋼板中的鐵素體進行充分的回復(fù)再結(jié)晶，碳化物盡量彌散分布于鐵素體基體上，使最終鋼板的抗拉強度為400-600MPa，總伸長率為25_35%，表現(xiàn)為強度低，塑性好，具有較好的冷切削加工性和成形性，有利于熱成形前鋼板的裁剪等。然后，目前的再結(jié)晶罩式退火工藝，生產(chǎn)周期長，導(dǎo)致能耗很高。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的就是通過改變退火溫度和退火方式，減小退火時間，也能夠得到顆粒狀碳化物均勻彌散分布在等軸狀鐵素體基體上的組織特征，減短退火周期，提高生產(chǎn)效率。
[0007]一種超高強熱成形鋼，成分質(zhì)量百分含量為:C:0.1-0.5%、S1:1.0-2.0%、Mn:
1.0-3.0%、Al:0.01-0.05%、Cr:0.50-1.50%、B:0.001-0.005%、Ti:0.01-0.05%、Nb:0.01-0.05%、P:<0.01%、S:<0.01%、N:<0.01%，余量為鐵及不可避免雜質(zhì);該成分的超高強熱成形鋼經(jīng)熱軋和冷軋后，進行退火處理，獲得熱成形前的鋼板基板，所采取的整體技術(shù)路線是:
[0008](I)退火溫度控制在兩相區(qū)(a + Y )，即A1以上溫度，為760_840°C，保溫0.l_3h，該過程中，鐵素體進行了充分的回復(fù)和再結(jié)晶，并得到一定含量的奧氏體組織，該部分奧氏體中的成分不均勻，內(nèi)部存在未溶的碳化物顆粒；
[0009](2)以0.1-50C /s的冷卻速度冷至A1以下某一溫度，為650_720°C，保溫0.l_3h，使得部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，并通過等溫過程，析出碳化物，避免了片層狀珠光體的形成；
[0010](3)最后以0.1-50C /s的冷卻速度冷至室溫，使未轉(zhuǎn)變的奧氏體完成鐵素體轉(zhuǎn)變，最終得到等軸狀鐵素體基體上均勻彌散分布著顆粒狀碳化物的組織特征。
[0011]通過本發(fā)明生產(chǎn)的超高強熱成形鋼熱成形前鋼板的屈服強度為400-500MPa，抗拉強度為500-600MPa，總伸長率為30%左右。
[0012]本發(fā)明超高強熱成形鋼板為經(jīng)過熱軋和冷軋后再進行退火工藝，其要求熱軋終軋溫度為800~900°C，卷取溫度600~700°C，熱軋后的顯微組織為等軸狀鐵素體+片層狀珠光體；其要求冷軋壓下率為70-80%，以此產(chǎn)生的形變儲能作為隨后退火鐵素體回復(fù)再結(jié)晶的驅(qū)動力，決定了退火時間的長短。
[0013]超高強熱成形鋼熱成形前鋼板的力學(xué)性能主要取決于鐵素體的回復(fù)再結(jié)晶程度和碳化物的彌散分布程度，也即與加熱溫度、保溫時間、等溫溫度、等溫時間和冷卻速度等有關(guān)。
[0014]加熱溫度的不同直接影響了兩相區(qū)中奧氏體的含量和均勻性，過高則奧氏體含量增加，且容易均勻化，使在后續(xù)的冷卻過程中轉(zhuǎn)變成片層狀珠光體，過低則在較短時間內(nèi)使鐵素體再結(jié)晶不充分，因此，合理控制加熱溫度是得到理想組織的關(guān)鍵。保溫時間主要影響了鐵素體的回復(fù)再結(jié)晶程度和奧氏體內(nèi)元素含量及分布均勻性。A1點以下的等溫溫度、等溫時間和冷卻速度主要是控制奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和形態(tài)。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點在于:與傳統(tǒng)再結(jié)晶罩式退火相比，本發(fā)明能夠在較短的時間周期內(nèi)完成退火工藝，并達到與傳統(tǒng)再結(jié)晶罩式退火生產(chǎn)鋼板的力學(xué)性能和顯微組織，提高了生產(chǎn)效率，降低能耗，節(jié)約成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1軋制和退火工藝示意圖
[0017]圖2本發(fā)明實施例一的顯微組織形貌
[0018]圖3本發(fā)明實施例二的顯微組織形貌
[0019]圖4本發(fā)明實施例三的顯微組織形貌[0020]圖5本發(fā)明實施例四的顯微組織形貌【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明的實施例化學(xué)成分如表1所示，冶煉后鑄還鍛造成尺寸為40mm(厚)X70_(寬)X 80mm (長)坯料。坯料經(jīng)過1200°C均熱I小時，經(jīng)多道次熱軋成6.0mm厚鋼板，控制終軋溫度為870°C，水冷至660°C，放入保溫爐保溫Ih后隨爐冷卻，以模擬卷取過程。酸洗后的熱軋板經(jīng)多道次冷軋后，軋至1.5_，冷軋壓下率為75% ;退火工藝為:以2°C /s的加熱速度加熱至780°C，保溫0.l_3h，再以1°C /s的冷卻速度冷至700°C，保溫lh，最后以1°C /s的冷卻速度冷至室溫，具體工藝如圖1所示。
[0022]實施例一
[0023]將冷軋后的鋼板加熱至780°C，保溫lOmin，再以1°C /s的冷卻速度冷至700°C，保溫lh，最后以1°C /s的冷卻速度冷至室溫。退火后的顯微組織為鐵素體+顆粒狀碳化物，鐵素體再結(jié)晶不完全，仍保留冷軋態(tài)的纖維組織形態(tài)，顆粒狀碳化物分布不均勻。
[0024]實施例二
[0025]將冷軋后的鋼板加熱至780°C，保溫0.5h，再以1°C /s的冷卻速度冷至700°C，保溫lh，最后以1°C /s的冷卻速度冷至室溫。退火后的顯微組織為鐵素體+顆粒狀碳化物，鐵素體再結(jié)晶基本完成，顆粒狀碳化物彌散分布在鐵素體基體上。實施例三
[0026]將冷軋后的鋼板加熱至780°C，保溫lh，再以1°C /s的冷卻速度冷至700°C，保溫lh，最后以rc /s的冷卻速度冷至室溫。退火后的顯微組織為鐵素體+顆粒狀碳化物，鐵素體再結(jié)晶完成，顆粒狀碳化物彌散分布在鐵素體基體上。
[0027]實施例四
[0028]將冷軋后的鋼板加熱至780°C，保溫3h，再以1°C /s的冷卻速度冷至700°C，保溫lh，最后以rc /s的冷卻速度冷至室溫。退火后的顯微組織為鐵素體+顆粒狀碳化物，鐵素體再結(jié)晶完成，顆粒狀碳化物彌散分布在鐵素體基體上。
[0029]表1實施例的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)/%)
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種超高強熱成形鋼的退火方法，其特征在于超高強熱成形鋼的成分質(zhì)量百分含量為:C:0.1-0.5%、Si:1.0-2.0%、Mn:1.0-3.0%、Al:0.01-0.05%、Cr:0.50-1.50%、B:.0.001-0.005%,Ti:0.01-0.05%,Nb:0.01-0.05%,P:<0.01%,S:<0.01%,N:<0.01%，余量為鐵及不可避免雜質(zhì)；該成分的超高強熱成形鋼經(jīng)熱軋和冷軋后，進行退火處理，獲得熱成形前的鋼板基板，具體工藝步驟如下: 1)熱軋和冷軋工藝:熱軋板坯加熱至1100~1250°C，保溫0.5~I小時，終軋溫度.800~900°C，卷取溫度600~700°C ;冷軋壓下率為70-80% ； 2)退火工藝:將冷軋鋼板緩慢加熱至兩相區(qū)~+ ^)，即4以上溫度，為760-840°C，保溫0.l-3h，然后以0.1-50C /s的冷卻速度冷至A1以下某一溫度，為650-720°C，保溫.0.l-3h，最后以0.1-50C /s的冷卻.速度冷至室溫。
【文檔編號】C21D8/00GK103469090SQ201310423334
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】陳銀莉, 程俊業(yè), 趙愛民, 丁然, 蘇嵐, 趙征志, 佟婷婷, 張帆 申請人:北京科技大學(xué)