CN101928881A - 抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板，其化学成分按重量百分比计为：C 0.02～0.10、Si 0～1.6、Mn 0.8～2.0、P≤0.035、S≤0.010、Al 0.025～0.060、N≤0.0060、Nb 0～0.10、Ti 0～0.04、Ca 0～0.0050，其余是Fe和不可避免的杂质。本发明的热轧高扩孔钢板制造工艺为，钢坯经1150～1250℃加热后，在奥氏体区进行轧制，轧制变形量大于80％，终轧温度830～900℃；终轧后的钢板以50℃/s～100℃/s的冷却速度冷却到600～750℃，随后以5℃/s～15℃/s的冷却速度在空气中冷却3～10秒钟，随后钢板再次以70℃/s～150℃/s的冷却速度冷却至350～500℃并卷取，然后空冷至室温。本发明的钢板特别适合制作轿车的底盘部件。

Description

抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板及其制造工艺

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及含C、Si、Mn、Nb、Ti等的铁基合金，是一种不用热处理的抗拉强度达到590MPa以上的热轧高扩孔钢板及其制造工艺，该钢板特别适合制作轿车的底盘部件。

背景技术

近年来，由于人类环境保护意识日益增强，降低汽车的油耗及减少CO₂的排放已经成为了一个全球共同的呼声，在为了达到这一目标的多种措施中，汽车减重则是一个非常有效的手段。这一全球性的趋势以及对汽车安全性的重视，带来了对各种先进的高强度、加工性能良好的新型钢铁材料的需求。

热轧钢板主要用于轿车底盘、车轮、悬挂及其周围部件，它的重量大约占车体总重量的25％以上。由于这些部位上的许多零部件具有非常复杂的形状，要求钢板具有良好的冲压成形性，而较高的扩孔(或翻边)性能即是其中的一个非常重要的指标要求。

过去，为满足钢板在轿车底盘上的使用条件，一般有两种选择，一种是使用强度降低的钢板(≤300MPa)，以获得较高的扩孔性能；另一种是在零件设计中减少翻边量，以降低对钢板扩孔性能的要求。随着汽车用钢强度的不断提高，传统汽车用钢的扩孔率随之降低，已难以满足轿车底盘对钢板扩孔率的要求。而随着汽车设计对底盘结构的要求日益提高，其零件形状日趋复杂，强度要求不断提高，对钢板扩孔率也有所增加，高扩孔钢已成为一个重要的汽车用钢品种。

高扩孔钢的厚度一般不大于6mm，普通SAPH碳-锰系钢板等的扩孔性能往往比较低(≤70％)，不能满足汽车底盘一些形状复杂零部件的成形性能要求。

对于高扩孔钢的技术，美国专利US 2006096678公开的热轧钢板强度为780MPa以上，延伸率为22％以上，扩孔率为60％以上。

美国专利US 4415376公开的热轧钢板屈服强度为80ksi(550MPa)以上，扩孔率为58％以上，并采用Nb、V强化。

日本专利JP2006305700公开的热轧高强钢板采用C-Si-Mn+Ti的成分设计，获得抗拉强度780MPa以上，扩孔率为68％以上。

日本专利JP2003/016614公开的热轧高扩孔钢，碳含量0.02～0.10％，Si≤0.5％，其抗拉强度也是≥590MPa，但其加入了不少Nb、Ti、V、Cr、RE等合金元素，以良好的表面可涂装性为主要目标。

日本专利JP 2006063394公开的热轧高扩孔钢，碳含量0.20～0.48％，Si在0～1.0％，其抗拉强度≥440MPa，其加入了Cr合金元素，扩孔率为70％以上。

上述现有技术的数据可参见表1。

表1前述专利的成分及工艺

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板及其制造工艺，该高扩孔钢板是一种无需调质处理、热轧后无须复杂的冷却工艺可使钢板的抗拉强度达到590MPa以上的热轧高扩孔钢板，该钢板具有良好的扩孔性能、成型性能，主要用于汽车底盘复杂形状零部件成形加工。

本发明是这样实现的：

一种抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板，其化学成分按重量百分比计为：C 0.02～0.10、Si 0～1.6、Mn 0.8～2.0、P≤0.035、S≤0.010、Al 0.025～0.060、N≤0.0060、Nb 0～0.10、Ti 0～0.04、Ca 0～0.0050，其余是Fe和不可避免的杂质。

一种抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板制造工艺是，钢坯经1150～1250℃加热后，在奥氏体区进行轧制，轧制变形量大于80％，终轧温度830～900℃；终轧后的钢板以50℃/s～100℃/s的冷却速度冷却到600～750℃，随后以5℃/s～15℃/s的冷却速度在空气中冷却3～10秒钟，随后钢板再次以70℃/s～150℃/s的冷却速度冷却至350～500℃并卷取，然后空冷至室温。

本发明的抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板作为汽车底盘用材料，必须有足够的强度，但一般钢铁材料的强度提高后通常会带来成形性能的下降，如塑性降低、扩孔率减少。如果钢板在具有足够强度的同时具有一定的塑性和优良的扩孔率，在复杂形状零部件的成形加工(特别是小直径曲面翻边)时就可以避免开裂现象的产生。本发明的高扩孔钢板是一种无需调质处理、热轧后无须复杂的冷却工艺可使钢板的抗拉强度达到590MPa以上的热轧高扩孔钢板，该钢板具有良好的扩孔性能、成形性能，主要用于汽车底盘复杂形状零部件成形加工。

本发明中各合金元素的作用：

C：用于形成足够碳化物强化相，以保证钢的强度级别，C太低强度达不到要求，C太高对焊接性能和成形性能不利。

Si：Si在钢中的作用有如下三个：

1)起固溶强化作用，提高钢的强度；

2)可以对奥氏体向铁素体的转变起加速的作用，使奥氏体向铁素体的转变速度加快。

3)阻止C化物的析出，避免珠光体相的出现。

但是，太高的Si含量容易使钢板表面产生红铁皮等表面缺陷。

Mn：是固溶强化元素，低于0.8％钢的强度不足，高于2.0％则会使钢的塑性下降。

P、S：是钢中的杂质元素，含量应越低越好。

N：是一种强化元素，可与Nb、V等形成碳氮化物，提高钢的强度。

Al：是钢中的脱氧元素，减少钢中的氧化物夹杂、纯净钢质，有利于提高钢板的成形性能。

Nb、Ti：是有效细化晶粒、提高强度和韧性的元素，以碳化物和碳氮化物的形式存在于钢中，加入量低于0.01％强化效果小。

Ca：可改变钢中硫化物的形态，提高钢板的塑性和韧性，有助于提高钢板的扩孔率。

本发明中工艺条件的说明：

加热温度低于1150℃，微合金元素溶解不充分，未能充分利用微合金元素的作用，强度降低。高于1250℃晶粒容易粗化，对提高钢板韧性不利。

板坯在奥氏体再晶界区进行粗轧，通过轧制变形后的再结晶细化奥氏体晶粒，钢板的变形量在80％以上，终轧温度控制在奥氏体未再结晶区830～900℃，通过奥氏体低温区的轧制变形，使奥氏体晶粒内形成变形带并因应变诱发微合金元素的碳氮化物沉淀，细化奥氏体的相变产物，提高钢板的韧性。

终轧后钢板以50℃/s～100℃/s的冷却速度冷却到600～750℃，在空气中以5℃/s～15℃/s的冷却速度冷却3～10秒，随后钢板以70℃/s～150℃/s的冷却速度冷却到350～500℃卷取。若卷取温度低于350℃，钢板微观组织中容易出现马氏体，不利于提高扩孔性。卷取后空冷至室温。

本发明的有益效果：

本发明热轧高强度高扩孔钢板，采用了比较简单的成分设计，不使用较为昂贵的Mo、Cr等元素，合金成本较低；在生产过程中，采用了相对简单的生产工艺，热轧后在常规层流冷却工序上增加了一个分段冷却模式，无需经过如JP2006063394或JP2006305700所介绍的复杂热处理工艺，易于生产。

按照本发明的化学成分和制造工艺生产的高扩孔钢板，具有高强度和良好的扩孔率的匹配，尤其是具有很高的扩孔率，使得本发明钢板的冷加工性能优异，在制造形状复杂的汽车底盘部件时，具有独到的优势。

具体实施方式

实施例

表2是试验钢的化学成分，A～G钢是本发明钢实施例的成分，H钢是JP2006063394的比较钢。

表2本发明实施例与比较例的化学成分

试验钢经冶炼、锻造、轧制，表3是轧制时工艺控制和所得厚度为3mm的钢板的力学性能，力学性能的测试按GB6397-86标准进行，扩孔性能的测试按JFS T1001-1996标准进行，比较例是JP 2006063394专利的高扩孔钢板。

表3试验钢的工艺及力学性能

注：实施例和比较例拉伸试样标距均为50mm。

从表3中可得到，本发明实施例中的高扩孔钢板获得的抗拉强度为590MPa以上，扩孔率为75％以上。该钢板既具有较高的强度，还具有良好的成形性能，特别适用于汽车底盘复杂现状零部件的制造。本发明工艺简单，不需要经过复杂的轧后调质处理，易于在生产线上实施。

Claims (2)

1.一种抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板，其化学成分按重量百分比计为：C 0.02～0.10、Si 0～1.6、Mn 0.8～2.0、P≤0.035、S≤0.010、Al 0.025～0.060、N≤0.0060、Nb 0～0.10、Ti 0～0.04、Ca 0～0.0050，其余是Fe和不可避免的杂质。

2.一种抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板制造工艺，其特征是：钢坯经1150～1250℃加热后，在奥氏体区进行轧制，轧制变形量大于80％，终轧温度830～900℃；终轧后的钢板以50℃/s～100℃/s的冷却速度冷却到600～750℃，随后以5℃/s～15℃/s的冷却速度在空气中冷却3～10秒钟，随后钢板再次以70℃/s～150℃/s的冷却速度冷却至350～500℃并卷取，然后空冷至室温。