CN108823493A - 环境友好型超高强汽车结构件用钢及其生产方法 - Google Patents

环境友好型超高强汽车结构件用钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环境友好型超高强汽车结构件用钢及其生产方法，它的化学成分重量百分比包括：C：0.11～0.50％、Si：0.15～0.65％、Mn：0.60～2.50％、P≤0.020％、S≤0.010％、Als：0.015～0.080％、Cr：0.15～0.80％、Mo：0～0.80％、Ni：0～0.80％、Ti：0～0.10％、Nb：0～0.10％、V：0～0.10％、B：0.001～0.005％、N≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。该方法首先通过铁水脱硫、常规电炉或转炉冶炼、连铸、除鳞处理、铸坯均热、轧制、冷却处理、卷取、钢卷开卷处理、落料处理、奥氏体化、模具冲压成形和进行淬火得到超高强汽车结构件用钢，本发明实现了吨钢综合能耗降低71.5％，环境影响指数降低55.2％，满足了汽车车身轻量化设计用超高强度结构件用钢的需求，同时可扩大应用到其它超高强度用钢领域。

Description

环境友好型超高强汽车结构件用钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及汽车用超高强度钢，具体地指一种环境友好型超高强 汽车结构件用钢及其生产方法。
背景技术
随着汽车工业的发展和国家对能源消耗、排放以及汽车制造全生 命周期评价提出的严苛要求。如汽车产业规划发展目标明确提出，到 2020年我国乘用车新车整体油耗水平达到5.0升/百公里，节能型乘 用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下，纯电动汽车的续航里程要达 到400公里左右，要达到上述要求的重要途径就是车身轻量化，因此 在保证车身安全的前提下，车身用材必将朝着超高强度、材料厚度更 薄的方向发展。
目前世界范围内掀起了发展汽车用超高强度钢铁材料的研究高 潮，主要分两类：
一类是冷成形超高强度钢，这类钢的设计主要是向钢中加入大量 的合金元素，提高钢的淬透性的同时，提高奥氏体的室温稳定性，从 而保证开发的钢具有超高强度和良好的成形性能。但是，这类钢的合 金成本高、工艺流程长、制造过程困难、成材率低。
另一类是热成形超高强度钢，这类钢的合金含量较冷成形超高强 度钢低，主要通过成形后淬火得到超高强度。但现有技术生产此类钢 的工艺流程长、制造过程中的能源消耗和排放高。
大量现有专利文献通过添加大量的合金元素，从而实现超高强 度，如Mn含量达到了5～35％，同时还需加入大量的Cr、Mo、Ni 等合金元素，如专利CN 101346489A、CN101270453 A等。
综上所述：现有技术开发了很多汽车用超高强度钢，但是其合金 成本高，制造流程长，制造过程中的能源消耗和排放高，对环境造成 影响大。另外，现有冷成形超高强度钢的成形性能差，对于成形复杂 零件经常会存在回弹、冲压开裂、零件尺寸精度达不到要求等问题； 对于热成形超高强度钢，其弯曲性能、抗氢致延迟开裂性能和耐腐蚀 性能差。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种环境友好型超高强汽车 结构件用钢及其生产方法，本发明通过低的合金成分设计，匹配简约 高效、节能环保的近终型钢铁制造流程，实现既具有超高强度，又具 有良好的弯曲性能、抗氢致延迟开裂性能和耐腐蚀性能的环境友好型 超高强度汽车结构件用钢的开发与制造。
为实现上述目的，本发明提供的一种环境友好型超高强汽车结构 件用钢，所述它的化学成分重量百分比包括：C：0.11～0.50％、Si： 0.15～0.65％、Mn：0.60～2.50％、P≤0.020％、S≤0.010％、Als：0.015～ 0.080％、Cr：0.15～0.80％、Mo：0～0.80％、Ni：0～0.80％、Ti：0～ 0.10％、Nb：0～0.10％、V：0～0.10％、B：0.001～0.005％、N≤0.008％、 余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步地的，所述它的化学成分重量百分比包括：C：0.14～ 0.48％、Si：0.15～0.65％、Mn：0.60～2.40％、P≤0.020％、S≤0.010％、 Als：0.015～0.080％、Cr：0.15～0.75％、Mo：0.01～0.70％、Ni：0.01～ 0.70％、Ti：0.01～0.10％、Nb：0～0.08％、V：0～0.08％、B：0.001～ 0.005％、N≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
再进一步地，所述它的化学成分重量百分比包括：C：0.35％、 Si：0.40％、Mn：1.95％、P：0.004％、S：0.001％、Als：0.035％、 Cr：0.36％、Mo：0.35％、Ni：0.11％、Ti：0.036％、B：0.0050％、N： 0.004％、余量为Fe和不可避免的杂质。
再进一步地，所述环境友好型超高强汽车结构件用钢的厚度为 0.60～25.4mm，屈服强度Rp0.2为800～1500MPa、抗拉强度Rm为 1100～2200MPa、伸长率A80mm为≥5％。
本发明还提供了一种上述环境友好型超高强汽车结构件用钢的 生产方法，包括以下步骤：
1)铁水脱硫，并控制S≤0.001％，扒渣后铁水裸露面大于95％；
2)常规电炉或转炉冶炼，及常规精炼，得到上述化学成分重量 百分比的钢水；
3)进行连铸，控制中包钢水过热度为15～30℃，铸坯厚度为50～ 170mm，液芯压下到50～140mm，拉坯速度为3.0～8.0m/min；
4)进行铸坯入均热炉前的除鳞处理，并控制除鳞水的压力为 250～400bar；
5)铸坯均热
对铸坯进行常规均热，控制均热炉内呈弱氧化气氛，使炉内残氧 量为0.5～5.0％；
或采用感应加热；
6)铸坯出炉温度为950～1250℃；
7)进行进轧机之前的高压水除鳞，并控制除鳞水压力为250～450bar；
8)轧制
首先进行粗轧，粗轧出口厚度为8～45mm，然后进行精轧，精 轧出口厚度为0.60～25.4mm；也可直接进行精轧，并控制第一道次 压下率为≥50％，第二道次压下率为≥50％；控制终轧温度为850～ 950℃；
9)冷却处理，冷却方式为层流冷却、或水幕冷却、或加密冷却 的方式冷却到卷取温度；
10)卷取，并控制卷取温度为550～700℃；
11)钢卷开卷处理
12)落料处理
13)对落料后的坯料进行奥氏体化，控制奥氏体化温度为850～ 950℃，并保温4.5～15min；
14)模具冲压成形，并在模具内保压6～15s；15)进行淬火， 控制淬火冷却速度为30～100℃/s；自然冷却至室温。
作为优选方案，所述步骤11)的钢卷开卷处理有三种处理方式， 分别为：
a.钢卷直接开卷或开卷后酸洗；
b.钢卷开卷并在热浸镀浴中浸渍，使其在表面具有30μm以下的 热浸锌基镀层；
c.钢卷开卷并在热浸镀浴中浸渍，然后被加热到580℃以下形成 金属扩散层，使其在表面具有厚度40μm以下的合金化热浸锌基镀 层。
本发明的有益效果在于：
本发明不仅实现了具有超高强度、良好成形性能、焊接性能、弯 曲性能和抗氢致延迟开裂敏感性的汽车用超高强度汽车结构件用钢 的制造，而且匹配采用了简约高效、节能环保的近终型钢铁制造流程。 因此，与现有技术相比，实现了吨钢综合能耗降低71.5％，环境影响 指数降低55.2％，满足了汽车车身轻量化设计用超高强度结构件用钢 的需求，同时可扩大应用到其它超高强度用钢领域。
附图说明
图1为超高强度结构件用钢的显微组织照片。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明 的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
表1为本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表；
表3为本发明各实施例及对比例的性能检测情况列表。
本发明各实施例均按以下工艺生产：
1)铁水脱硫，并控制S≤0.001％，扒渣后铁水裸露面大于95％；
2)常规电炉或转炉冶炼，及常规精炼，得到上述化学成分重量 百分比的钢水；
3)进行连铸，控制中包钢水过热度为15～30℃，铸坯厚度为50～ 170mm，液芯压下到50～140mm，拉坯速度为3.0～8.0m/min；
4)进行铸坯入均热炉前的除鳞处理，并控制除鳞水的压力为 250～400bar；
5)铸坯均热
对铸坯进行常规均热，控制均热炉内呈弱氧化气氛，使炉内残氧 量为0.5～5.0％；
或采用感应加热；
6)铸坯出炉温度为950～1250℃；
7)进行进轧机之前的高压水除鳞，并控制除鳞水压力为250～450bar；
8)轧制
首先进行粗轧，粗轧出口厚度为8～45mm，然后进行精轧，精 轧出口厚度为0.60～25.4mm；也可直接进行精轧，并控制第一道次 压下率为≥50％，第二道次压下率为≥50％；控制终轧温度为850～ 950℃；
9)冷却处理，冷却方式为层流冷却、或水幕冷却、或加密冷却 的方式冷却到卷取温度；
10)卷取，并控制卷取温度为550～700℃；
11)钢卷开卷处理，钢卷开卷处理有三种处理方式，分别为：
a.钢卷直接开卷或开卷后酸洗；
b.钢卷开卷并在热浸镀浴中浸渍，使其在表面具有30μm以下的 热浸锌基镀层；
c.钢卷开卷并在热浸镀浴中浸渍，然后被加热到580℃以下形成 金属扩散层，使其在表面具有厚度40μm以下的合金化热浸锌基镀 层。
12)落料处理
13)对落料后的坯料进行奥氏体化，控制奥氏体化温度为850～ 950℃，并保温4.5～15min；
14)模具冲压成形，并在模具内保压6～15s；15)进行淬火， 控制淬火冷却速度为30～100℃/s；自然冷却至室温。
表1本发明各实施例及对比例的化学成分(wt.％)
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表
表3本发明各实施例及对比例的力学性能情况列表
从图1和表3可以看出，本申请通过近终型近终型的钢铁工艺流 程成功实现了发明钢的抗拉强度达到1100～2200MPa，伸长率达到了 5.4％以上，能够保证汽车车身在高速碰撞情况下的安全性和吸能性， 对于推进汽车轻量化的发展具有重大意义。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明 做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实 施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施 例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (6)

1.一种环境友好型超高强汽车结构件用钢，其特征在于：所述它的化学成分重量百分比包括：C：0.11～0.50％、Si：0.15～0.65％、Mn：0.60～2.50％、P≤0.020％、S≤0.010％、Als：0.015～0.080％、Cr：0.15～0.80％、Mo：0～0.80％、Ni：0～0.80％、Ti：0～0.10％、Nb：0～0.10％、V：0～0.10％、B：0.001～0.005％、N≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述环境友好型超高强汽车结构件用钢，其特征在于：所述它的化学成分重量百分比包括：C：0.14～0.48％、Si：0.15～0.65％、Mn：0.60～2.40％、P≤0.020％、S≤0.010％、Als：0.015～0.080％、Cr：0.15～0.75％、Mo：0.01～0.70％、Ni：0.01～0.70％、Ti：0.01～0.10％、Nb：0～0.08％、V：0～0.08％、B：0.001～0.005％、N≤0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述环境友好型超高强汽车结构件用钢，其特征在于：所述它的化学成分重量百分比包括：C：0.35％、Si：0.40％、Mn：1.95％、P：0.004％、S：0.001％、Als：0.035％、Cr：0.36％、Mo：0.35％、Ni：0.11％、Ti：0.036％、B：0.0050％、N：0.004％、余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1或2或3所述环境友好型超高强汽车结构件用钢，其特征在于：所述环境友好型超高强汽车结构件用钢的厚度为0.60～25.4mm，屈服强度Rp0.2为800～1500MPa、抗拉强度Rm为1100～2200MPa、伸长率A80mm为≥5％。
5.一种权利要求1或2或3所述环境友好型超高强汽车结构件用钢的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)铁水脱硫，并控制S≤0.001％，扒渣后铁水裸露面大于95％；
2)常规电炉或转炉冶炼，及常规精炼，得到上述化学成分重量百分比的钢水；
3)进行连铸，控制中包钢水过热度为15～30℃，铸坯厚度为50～170mm，液芯压下到50～140mm，拉坯速度为3.0～8.0m/min；
4)进行铸坯入均热炉前的除鳞处理，并控制除鳞水的压力为250～400bar；
5)铸坯均热
对铸坯进行常规均热，控制均热炉内呈弱氧化气氛，使炉内残氧量为0.5～5.0％；
或采用感应加热；
6)铸坯出炉温度为950～1250℃；
7)进行进轧机之前的高压水除鳞，并控制除鳞水压力为250～450bar；
8)轧制
首先进行粗轧，粗轧出口厚度为8～45mm，然后进行精轧，精轧出口厚度为0.60～25.4mm；也可直接进行精轧，并控制第一道次压下率为≥50％，第二道次压下率为≥50％；控制终轧温度为850～950℃；
9)冷却处理，冷却方式为层流冷却、或水幕冷却、或加密冷却的方式冷却到卷取温度；
10)卷取，并控制卷取温度为550～700℃；
11)钢卷开卷处理
12)落料处理
13)对落料后的坯料进行奥氏体化，控制奥氏体化温度为850～950℃，并保温4.5～15min；
14)模具冲压成形，并在模具内保压6～15s；
15)进行淬火，控制淬火冷却速度为30～100℃/s；自然冷却至室温。
6.根据权利要求5所述环境友好型超高强汽车结构件用钢的生产方法，所述步骤11)的钢卷开卷处理有三种处理方式，分别为：
a.钢卷直接开卷或开卷后酸洗；
b.钢卷开卷并在热浸镀浴中浸渍，使其在表面具有30μm以下的热浸锌基镀层；
c.钢卷开卷并在热浸镀浴中浸渍，然后被加热到580℃以下形成金属扩散层，使其在表面具有厚度40μm以下的合金化热浸锌基镀层。
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