CN112481552A - 1000MPa级冷轧薄板汽车用钢及超快冷生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及1000MPa级冷轧薄板汽车用钢及超快冷生产方法,化学成分按质量百分比计:C:0.09%~0.20%,Si:0.18%~0.28%,Mn:2.0%~2.8%,P≤0.018%,S≤0.005%,Als:0.025%~0.062%,其余为Fe及不可避免的杂质。优点是:该汽车用钢是抗拉强度大于1000MPa的冷轧薄板钢板,化学成分简单,除C、Si、Mn外不添加其它元素,冶炼成本低廉,工艺控制简便。

Description

1000MPa级冷轧薄板汽车用钢及超快冷生产方法
技术领域
本发明属于冷轧汽车用钢制造领域,涉及一种1000MPa级冷轧薄板(0.6-2mm)汽车用钢及超快冷生产方法。
背景技术
汽车轻量化已成为汽车行业发展的主要趋势,即在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的重量,从而提高汽车的动力,减少燃料的消耗,进而降低排气污染。实验证实,汽车的重量降低1%,油耗可降低0.7%。为了满足汽车轻量化的发展需求,高强钢、超高强钢应运而生。据统计,目前强度1000MPa级的汽车钢被广泛使用。主要应用于汽车的结构件、加强件和防撞件,比如汽车保险杠、防撞杆及防撞杆加强架构件等。要想得到强度高的汽车钢板,在其研发生产过程中,就要对其化学成分和生产工艺进行优化。现有技术中,对于生产钢板的冷却方式一般采用较低的冷却速度到一定的温度,经过查阅大量的文献分析研究,如果采用一般的冷却方式生产强度级别高的钢板,需要添加种类和含量较多的合金元素,这样就增加了生产成本。
公开号为CN109371317A的专利中提出了一种1000MPa级超快冷冷轧双相钢板及其制备方法,其优选化学成分百分比为:C:0.1~0.15%,Si:0.3~0.9%,Mn:1.6~2.2%,P≤0.015%,S≤0.008%,Als:0.03~0.06%,Nb:0.02~0.05%,N≤0.005%,其余为Fe及不可避免杂质;制备方法包括冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火、平整工序。尽管具有优良的力学性能,但是其较高的碳含量,会影响其焊接性能和轧制难度。且有含有合金元素,生产成本较高。
公开号为CN102586688A、CN107043888A、CN105132816A的专利中也分别提出了强度在1000MPa左右的钢板及其生产方法,但其成分中均含有元素Cr,虽然可以提高钢板的淬透性,但是在热轧过程中会有很大难度,不利于生产。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种1000MPa级冷轧薄板汽车用钢及超快冷生产方法,利用超快冷技术,在不添加任何合金元素的情况下生产强度为1000MPa的钢板,在保证钢板性能的前提下,降低生产成本。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种1000MPa级冷轧薄板汽车用钢,化学成分按质量百分比计:C:0.09%~0.20%,Si:0.18%~0.28%,Mn:2.0%~2.8%,P≤0.018%,S≤0.005%,Als:0.025%~0.062%,其余为Fe及不可避免的杂质。
所述冷轧薄板汽车用钢的屈服强度:700~850MPa,抗拉强度:1000~1180MPa,延伸率:18%~25%。
C:碳是钢中最有效的固溶强化元素,钢板的强度随碳含量的提高而显著增,但碳含量过高,钢板的塑性下降,成形性和焊接性能降低;碳含量过低,会导致钢板的强度不足,因此,碳含量控制在0.09%~020%。
Si:硅元素可以扩大α+γ区,使临界区处理的温度范围加宽,硅为非碳化物形成元素,通过固溶强化来提高钢板的强度和冷加工变形硬化率,硅含量不足,钢板的强度、塑性同时降低;硅含量过高,会降低热轧板坯的表面质量、冷轧钢板的涂镀性能和焊接性能。因此,硅含量为0.18%~0.28%。
Mn:锰元素可以有效提高产品的淬透性,是有效的固溶强化元素之一,可以促进马氏体的形成。锰含量过高,则会造成严重的成分偏析,形成带状组织,影响钢板的力学性;锰含量过低,马氏体形成量不足,强度下降。因此,锰含量控制在2.0%~2.8%。
P、S:磷、硫为残留元素,磷含量过高,会严重破坏钢的冲击韧性,极易造成钢板中心偏析,且存在二次加工脆性,影响钢板的热加工及焊接性;硫含量过高,会使钢板的冷弯和扩孔性能下降,易与Mn形成非金属夹杂物,故两者均应尽量控制在较低水平。即P≤0.018%,S≤0.005%。
Al:铝元素作为脱氧剂或合金化元素加入钢中,铝脱氧能力比硅、锰强得多。铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮,从而显著提高钢的冲击韧性,降低冷脆倾向和时效倾向性。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。所以也要控制其含量。因此铝含量控制在0.025~0.062%。
一种1000MPa级冷轧薄板汽车用钢及超快冷生产方法,该生产方法为:冶炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→连续退火;连续退火工序的快冷段采用超快冷方式,以100~130℃/s的冷却速度快冷至80~100℃。
所述的连续退火工序:以5~10℃/s的加热速率将带钢加热到750~810℃,保温时间为160-180s,缓冷速度为5-9℃/s,缓冷温度650~730℃,快冷段采用超快冷方式,再以30~50℃/s的加热速度加热到270~290℃,然后时效处理240~420s,之后风冷至室温。
所述的热轧:板坯加热温度为1220~1280℃,保温180min以上;热轧开轧温度大于1100℃,终轧温度为870~950℃;卷取温度为660~720℃。
所述的冷轧:冷轧压下率控制在60%~70%。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)本发明所提供的抗拉强度大于1000MPa的冷轧薄板钢板,化学成分简单,除C、Si、Mn外不添加其它元素,冶炼成本低廉,工艺控制简便。
2)本发明采用超快冷工艺,可以实现轧件在极短时间内快速降温至目标温度,通过控制轧件开轧温度、终轧温度及轧后冷却速度,来控制轧材的高温奥氏体组织形态及转变过程,最终控制钢材的组织类型,形态及分布,从而达到提高轧材组织和力学性能的目的。连续退火为双相区加热,快冷要求的冷却速度为100~130℃/s,连退生产方法较为简单。
3)室温下得到铁素体(30~60%)和马氏体(40~70%)组织,组织均匀,力学性能优异,钢板抗拉强度大于1000MPa,同时具有良好塑性,为汽车行业提供了理想的轻量化材料。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述,但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种1000MPa级冷轧薄板汽车用钢,化学成分按质量百分比计:C:0.09~0.20%,Si:0.18~0.28%,Mn:2.0~2.8%,P≤0.018,S≤0.005%,Als:0.025~0.062%,其余为Fe及不可避免杂质。1000MPa级冷轧薄板汽车用钢的屈服强度:700~850MPa,抗拉强度:1000~1180MPa,延伸率:18%~25%。
一种1000MPa级超快冷冷轧薄板用钢板的生产方法,生产工艺过程为:冶炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→连续退火。其中,退火工序的快冷段采用超快冷方式,以100~130℃/s的冷却速度快冷至80~100℃。
1)冶炼:按照设计成分进行冶炼,即C:0.09%~0.20%,Si:0.18%~0.28%,Mn:2.0%~2.8%,P≤0.018%,S≤0.005%,Als:0.025%~0.062%,其余为Fe及不可避免杂质。连铸成板坯。
2)热轧:板坯加热温度为1220~1280℃,保温180min以上;热轧开轧温度大于1100℃,终轧温度为870~950℃;卷取温度为660~720℃。
3)酸洗和冷轧:热轧板经常规酸洗后进行冷轧,冷轧压下率控制在60%~70%之间。
4)连续退火:以5~10℃/s的加热速率将带钢加热到温度750~810℃,保温时间为160-180s,缓冷速度为5-9℃/s,缓冷温度650~730℃,超快冷速度为100~130℃/s,快冷至80~100℃,再以30~50℃/s的加热速度加热到270~290℃,然后时效处理240~420s,之后风冷至室温。
实施例
1000MPa级冷轧薄板汽车用钢的化学成分如表1所示:
表1 化学成分(wt%)
实施例 C Si Mn P S Als Fe
1 0.092 0.27 2.1 0.017 0.003 0.030 余量
2 0.13 0.19 2.5 0.012 0.005 0.028 余量
3 0.098 0.25 2.7 0.013 0.005 0.060 余量
4 0.12 0.20 2.3 0.015 0.004 0.055 余量
5 0.15 0.26 2.6 0.012 0.004 0.050 余量
6 0.18 0.21 2.2 0.014 0.003 0.058 余量
1000MPa级冷轧薄板汽车用钢生产的轧制工艺参数如表2所示:
表2 轧制工艺参数
Figure BDA0002772067620000041
1000MPa级冷轧薄板汽车用钢生产的连退工艺参数如表3所示:
表3 连退工艺参数
Figure BDA0002772067620000042
Figure BDA0002772067620000051
1000MPa级冷轧薄板汽车用钢生产的力学性能如表4所示:
表4 钢板的力学性能
实施例 Rp<sub>0.2</sub>(MPa) Rm(MPa) A(%)
1 756 1080 22
2 800 1100 21
3 820 1150 19
4 780 1090 24
5 816 1123 20
6 780 1076 23
本发明采用超快冷工艺,可以实现轧件在极短时间内快速降温至目标温度,通过控制轧件开轧温度、终轧温度及轧后冷却速度,来控制轧材的高温奥氏体组织形态及转变过程,最终控制钢材的组织类型,形态及分布,从而达到提高轧材组织和力学性能的目的。连续退火为双相区加热,快冷要求的冷却速度为100~130℃/s,连退生产方法较为简单。

Claims (5)

1.1000MPa级冷轧薄板汽车用钢,其特征在于,化学成分按质量百分比计:C:0.09%~0.20%,Si:0.18%~0.28%,Mn:2.0%~2.8%,P≤0.018%,S≤0.005%,Als:0.025%~0.062%,其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的1000MPa级冷轧薄板汽车用钢,其特征在于,所述冷轧薄板汽车用钢的屈服强度:700~850MPa,抗拉强度:1000~1180MPa,延伸率:18%~25%。
3.一种根据权利要求1或2所述的1000MPa级冷轧薄板汽车用钢的超快冷生产方法,其特征在于,该生产方法为:冶炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→连续退火;连续退火工序的快冷段采用超快冷方式,以100~130℃/s的冷却速度快冷至80~100℃。
4.根据权利要求3所述的1000MPa级冷轧薄板汽车用钢的超快冷生产方法,其特征在于,所述的连续退火工序:以5~10℃/s的加热速率将带钢加热到750~810℃,保温时间为160-180s,缓冷速度为5-9℃/s,缓冷温度650~730℃,快冷段采用超快冷方式,再以30~50℃/s的加热速度加热到270~290℃,然后时效处理240~420s,之后风冷至室温。
5.根据权利要求3所述的1000MPa级冷轧薄板汽车用钢的超快冷生产方法,其特征在于,所述的热轧:板坯加热温度为1220~1280℃,保温180min以上;热轧开轧温度大于1100℃,终轧温度为870~950℃;卷取温度为660~720℃;
冷轧:冷轧压下率控制在60%~70%。
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