CN101348883A

CN101348883A - 一种铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN101348883A
Application number: CNA2008101198207A
Authority: CN
Inventors: 陈银莉; 李本海; 苏岚; 刘光明; 吴雷; 章军; 赵征志; 朱国森; 赵爱民; 熊爱明; 唐荻; 薛俊平; 滕华湘
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB; Shougang Corp
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB; Shougang Corp
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2009-01-21

Abstract

一种铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法，属于材料加工技术领域。超低碳烘烤硬化钢板组分及重量百分比含量为0.002－0.005％C，Si≤0.5％，0.9－1.2％Mn，0.08－0.1％P，S≤0.06％，0.02－0.05％Al，N≤0.06％，0.01－0.02％Ti，0.01－0.02％Nb，余量为Fe。钢中的微合金Ti用于固定钢中的C，N，S，Nb用于控制C，同时具有细化晶粒的作用。本发明的优点在于，所要求的钢经过热轧、冷轧和连续退火能够使该超低碳烘烤硬化钢板同时具有较高的强度、r值、延伸率、高的BH值和良好的抗室温时效性。

Description

一种铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法

技术领域：

本发明属于金属材料加工领域，特别是涉及铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其生产工艺。

背景技术

超低碳钢系列作为第三代深冲钢出现，应归功于对无间隙原子钢的研究。Comstock等人在1949年最先指出，在一般含0.05％C，0.003％N的低碳钢中加入足够量的Ti(Ti≥4(C+N))，使钢中的C、N原子完全析出成Ti(CN)，就会使钢具有优异的深冲性能。并在铁素体中保留一定的固溶C原子，使退火钢板经冷加工和烤漆处理后获得硬化；同时添加相应量的P实现固溶强化，达到不同的强度水平，这种钢板称作超低碳高强度烘烤硬化钢板(ELC-BH)。它将IF钢的超深冲性与固溶强化机制相结合，并通过烘烤硬化而获得超深冲性、高强度和高抗凹陷性相结合的优异性能。与IF钢相比，它的强度和抗凹陷性更好，成型性相当。与超深冲高强IF钢相比，它的强度和抗凹陷型可与之相媲美，成型性更受人青睐。ELC-BH是最理想的汽车车身覆盖件用材。对于汽车上一些形状复杂且强度要求较高的难冲件(如挡板等)更为适合。

早在60年代末，就曾对采用罩式炉生产具有烘烤硬化性的沸腾钢和铝镇静钢进行研究。由于当时生产的烘烤硬化钢板(氮化钢板)常温时效性很大且成型性较差，因此未能为汽车制造业所采用。随着70年底汽车工业开始朝着减重、节能的趋势发展，人们开始寻求具有优异成型性能和高强度的冲压钢板，深冲级的烘烤硬化钢板(铝镇静高强度BH钢板)受到到欢迎。真空脱气技术、连续退火技术等冶金生产技术的迅猛发展，为新型IF的经济生产和ELC-BH钢的开发提供了条件。特别是80年带以来，ELC-BH钢开发日益为人们所关注，应用范围愈来愈广。

ELC-BH钢是一种具有超深冲性、高强度和高强抗凹陷性相结合的综合性能良好的钢。它的开发和研制与IF钢的发展息息相关，它的生产标志着一个国家汽车薄板生产的最高水平。近十年来，随着国际上超低碳钢系列的新品种不断涌现，ECL-BH钢的品种也在不断翻新，有关它的开发和研究异常活跃，在汽车中的应用愈加广泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铌和钛复合添加的抗拉强度为390MPa的超低碳烘烤硬化钢板及其生产方法，使钢板同时具有较高的力学性能、较高的BH值和较好的抗室温时效性。

本发明包括两方面内容：一是铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢的成分控制范围，二是铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢板的生产工艺。

一种铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢板，钢板的组分及重量百分比含量为：0.002-0.005％C，Si≤0.5％，0.9-1.2％Mn，0.08-0.1％P，S≤0.06％，0.02-0.05％Al，N≤0.06％，0.01-0.02％Ti，0.01-0.02％Nb，余量为Fe。

本发明主要是通过Mn和P元素的固溶强化作用来提高超低碳烘烤硬化钢板强度，其中Mn元素，本发明确定其含量为0.9-1.2％。适量的固溶强化元素P是提高超低碳烘烤硬化钢板强度的最有效的元素且不影响深冲性，但添加量过多会导致二次加工脆性的现象产生，本发明确定其含量为0.08-0.1％。

Ti，Nb主要用于固定钢中的C，N，它的含量对钢烘烤硬化性能的影响至关重要，使钢中保留10ppm的固溶碳，以使钢具有30-50MPa的烘烤硬化值，Ti的含量应与C和N的含量满足一定关系，例如0.003％C，0.005％N，根据公式Nb＝(0.7～0.9)93/12C＝(0.7～0.9)×93/12×0.003＝0.016～0.02，Ti＝48/14N＝48/14×0.005＝0.017，因此冶炼钢中Nb的含量为0.01％，Ti的含量0.016％是基本适合的。

本发明的铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢板的制造工艺为：

1)热轧工艺：将铸坯从室温加热至1150-1250℃，保温0.5-1.5小时，1150℃开轧，热轧终轧温度设定在890-930℃，以30℃/s冷速水冷至卷取温度，卷取温度为680-750℃；

2)冷轧工艺：热轧板经酸洗之后冷轧，冷轧压下率为70-80％。

3)退火工艺：退火工艺是本发明钢板获得理想的力学性能、BH值和抗室温时效性的关键所在。本发明主要采用连续退火工艺过程。退火过程为，在退火炉中，将冷轧板从室温以10℃/s的加热速度加热至810-870℃，保温时间60-120s后以60℃/s的速度冷却至室温，无过时效处理过程。

本发明的优点是：

1)通过复合添加铌和钛，并通过P，Mn固溶元素的添加来制造的高强度超低碳烘烤硬化钢板。

2)采用无过时效处理的连续退火工艺制造高强度超低碳烘烤硬化钢板，最终的产品具有较高的力学性能、较高的BH值(30MPa以上)和较好的抗室温时效性(AI)

附图说明.

图1为本发明的Nb+Ti符合添加的390MPa级超低碳烘烤硬化钢板退火温度与性能的关系图。其中，横坐标为温度，纵坐标为各项力学性能。

图2为本发明Nb+Ti符合添加的390MPa级超低碳烘烤硬化钢板退火时间与性能的关系图。其中，横坐标为时间，纵坐标为各项力学性能。

具体实施方式

本发明通过50Kg真空电磁冶炼炉冶炼出符合设定成分控制范围的钢水并铸成铸坯，并锻成30×100×100mm的小钢坯。钢坯经加热后进行热轧、冷轧，热轧的重点是控制热轧终轧温度和卷取温度，最后采用连续退火生产出本发明所要求的钢板，退火重点控制保温温度和保温时间。获得的钢板具有理想的力学性能、适合的BH值和良好的抗室温时效性。

本发明研究了退火温度和退火时间对Nb+Ti符合添加的390MPa级超低碳烘烤硬化钢板性能的影响。表1是不同的退火工艺参数所对应的钢板的性能。

表1不同退火温度和退火时间下的超低碳BH钢板的性能

编号	退火温度/℃	退火时间/s	YS/MPa	TS/MPa	δ/％	r值	n值	BH值
编号	退火温度/℃	退火时间/s	YS/MPa	TS/MPa	δ/％	r值	n值	BH值	1	850	60	300	419	35.0	1.99	0.27	28
2	850	90	289	406	34.4	1.90	0.27	31	1	850	60	300	419	35.0	1.99	0.27	28
2	850	90	289	406	34.4	1.90	0.27	31	3	850	150	273	405	38.2	1.84	0.27	31
4	810	90	277	404	37.2	1.41	0.28	35	3	850	150	273	405	38.2	1.84	0.27	31
4	810	90	277	404	37.2	1.41	0.28	35	5	850	90	270	397	37.9	1.65	0.27	58
6	870	90	262	394	40.4	1.75	0.27	34	5	850	90	270	397	37.9	1.65	0.27	58

Claims

1.一种铌和钛复合添加的超低碳烘烤硬化钢板，其特征在于，组分及重量百分比含量为：0.002-0.005％C，≤0.5％Si，0.9-1.2％Mn，0.08-0.1％P，≤0.06％S，0.02-0.05％Al，≤0.06％N，0.01-0.02％Ti，0.01-0.02％Nb，余量为Fe。

2.一种制造权利要求1所述钢板的方法，其特征在于：

(1)热轧工艺：将锻坯从室温加热至1150-1250℃，保温0.5-1.5小时，1150℃开轧，热轧终轧温度设定在890-930℃，以30℃/s冷速水冷至卷取温度，卷取温度为680-750℃；

(2)冷轧工艺：热轧板经酸洗之后冷轧，冷轧压下率为70-80％；

(3)退火工艺：连续退火工艺，退火过程为，在退火炉中，将冷轧板从室温以10℃/s的加热速度加热至810-870℃，保温时间60-120s后以30℃/s的速度冷却至室温，无过时效处理过程。