專利名稱:一種300MPa級汽車結(jié)構(gòu)件用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及汽車用鋼鐵材料及其生產(chǎn)方法,具體屬于一種300MPa級汽車結(jié)構(gòu)件用鋼及其生產(chǎn)的方法。
背景技術(shù):
300MPa級微合金鋼因具有強度和塑性適當(dāng)并具有良好的成形性和焊接性,在汽車尤其是轎車制造業(yè)廣泛使用,每輛車用量達40飛0公斤。
經(jīng)檢索,中國專利(ZL99111533.3)公開了《一種低碳微合金鋼的制造方法》,其化學(xué)組成(wt %)為 C:0. 04 0. 11、Si:0. ro. 3、Mn: I. 0 I. 5、P :0. 001 0. 015、S:0. 001 0. 01、A1:0. 001 0. 05、Nb:0. 03 0. 06,Ti :0. 01 0. 04,余量為 Fe。其存在的不足
是由于含0. oro. 04%的Ti,而Ti易氧化,故在煉鋼時需要增加RH真空處理工序,導(dǎo)致能耗高,生產(chǎn)效率降低,并且Ti的收得率低。另外,其由于Mn含量較高,導(dǎo)致焊接難度增加。另Si含量也較高,使鋼板表面易生成Mn2SiO4氧化物,鍍鋅性能不利,容易產(chǎn)生脫鋅現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于克服上述不足,提供一種工藝流程短、能耗較低,力學(xué)性能穩(wěn)定,且在滿足屈服強度為30(T340MPa及抗拉強度390 445MPa的前提下,延伸率不低于31%,塑性應(yīng)變比r :1. 45 I. 80,應(yīng)變硬化指數(shù)n :0. 16 0. 20,寬冷彎試驗彎曲180。,彎心直徑d=0,金相組織中,等軸鐵素體體積百分比含量為85 90%,粒狀珠光體體積百分比含量為10 15%的300MPa級汽車結(jié)構(gòu)件用鋼及其生產(chǎn)的方法。實現(xiàn)上述目的的措施
一種300MPa級汽車結(jié)構(gòu)件用鋼,其主要組分及重量百分比含量為C 0. 06 0. 08%,Si :0. 05 0. 09%, Mn :0. 30 0. 45%, Al :0. 025 0. 055%, P :0. 015 0. 025%, S^O. 006%,Nb :0. 010 0. 019%, N彡0. 006%,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì);力學(xué)性能在滿足屈服強度為30(T340MPa及抗拉強度390 445MPa的條件下,延伸率不低于31%,塑性應(yīng)變比r :
I.45 I. 80,應(yīng)變硬化指數(shù)n :0. 16 0. 20,寬冷彎試驗彎曲180。,彎心直徑d=0,金相組織中,等軸鐵素體體積百分比含量為85 90%,粒狀珠光體體積百分比含量為10 15%。其特征在于還添加有Cr ( 0. 02%或Cu彡0. 10%或Ni彡0. 05%或Mo彡0. 04%或其中的兩種及以上的元素;兩種及以上的元素則在該元素控制范圍內(nèi)任意取值即可。生產(chǎn)一種300MPa級汽車結(jié)構(gòu)件用鋼的方法,其步驟
1)進行鐵水脫硫,控制鐵水中S彡0.006% ;
2)轉(zhuǎn)爐冶煉;
3)進行鋼包吹気,吹IS時間為5 10分鐘,流量為4、立方分米/秒;
4)進行連鑄,控制澆注溫度在1540 1550°C;
5)對鑄坯加熱,加熱溫度控制在1200 1250°C;
6)進行熱軋,控制開軋溫度在1135 1140°C,控制終軋溫度在917 925°C;7)進行卷取,卷取溫度控制在685 705°C;
8)進行常規(guī)酸洗;
9)進行冷軋,控制總壓下率在62 78%;
10)進行連續(xù)退火控制預(yù)熱溫度在830 850°C,并進行常規(guī)保溫;在25 30°C/秒的冷卻速度下冷卻至360 410°C,后再冷卻至室溫;
11)進行平整,并待用。本發(fā)明中各元素及主要工序的作用及機理
C價格低廉,同時,C也是固溶強化元素,強化效果十分明顯,C含量越高對強化效果越 好。但C含量過高,不利于保證材料的成形性和焊接性能。因此,C含量控制在0. 06、. 08%。Si元素固溶在鐵素體中,提高鋼的強度,但Si元素容易在鋼板表面形成致密的氧化層Mn2SiO4,從而影響材料的鍍鋅性能,所以本發(fā)明Si元素在鋼中的含量控制在0. 05、. 09%oMn元素是常規(guī)的強韌化元素,作為奧氏體形成元素,擴大奧氏體區(qū),降低終軋溫度,推遲奧氏體轉(zhuǎn)變,同時可以起到細化晶粒的作用。但Mn元素含量太高,一方面增加成本,另一方面增加鋼的淬透性,使焊接組織出現(xiàn)硬化層導(dǎo)致裂紋焊縫及熱影響區(qū)裂紋敏感性增高。因此,將Mn含量0. 30 0. 45%。Al在本發(fā)明中,主要作用是在煉鋼過程中脫氧,使鋼水鎮(zhèn)靜。同時,在成品鋼中會有Al (N,C)析出,起到提高鋼的強度作用,過多的Al帶來冶煉難度和夾雜產(chǎn)生。因此Al控制在0. 025 0. 055%。P對鋼的強化效果僅次于C,但P過高導(dǎo)致本發(fā)明材料的塑性、焊接性和成形性不利,因此,P含量控制在0. 0159T0. 025%,而且,這個范圍工業(yè)化生產(chǎn)上很容易控制,并且不需要特殊添加。S對本發(fā)明材料的塑韌性不利,降低耐腐蝕性,同時,為避免產(chǎn)生鑄坯裂紋,嚴格限制S含量,因此,要求S彡0. 006%。Nb對于本發(fā)明來說,屬于微合金化元素,是一種強碳氮化物形成元素,在一定的熱軋冷卻速度和冷軋退火段一定的冷卻速度下,產(chǎn)生二相粒子析出強化,對鋼的強度顯著提高,并且可以阻止高溫奧氏體過分長大,具有極強的細化晶粒作用。其強化效果遠遠高于V、Ti,而且,Nb不易氧化,但Nb含量過高,容易導(dǎo)致碳氮化物偏聚,其加工性變差,同時,增加了材料成本。因此,Nb含量控制在0.010、. 019%。CrXu.Ni.Mo具有顯著提高鋼屈服強度的作用,同時又不損失成形性能,但過多對焊接性不利,同時,在連鑄和熱軋時易產(chǎn)生晶界偏析,對塑性產(chǎn)生不利影響,導(dǎo)致鋼材脆性增大,因此限制上述元素含量,Cr ( 0. 02%, Cu ( 0. 10%, Ni ( 0. 05%, Mo ( 0. 04%。本發(fā)明突破傳統(tǒng)的觀念,不采用真空處理工序,熱處理采用連續(xù)退火爐退火,再配以本發(fā)明所述的成分,從而解決了現(xiàn)有同級別高強鋼對生產(chǎn)工藝的高要求和嚴要求問題,能使成材率大幅度提高,達到95%以上,生產(chǎn)流程縮短,并且能耗得以降低。具有特點如下
(I)本發(fā)明采用低碳固溶強化和細晶強化的復(fù)合強化微合金化冷軋或者熱鍍鋅高強鋼,來達到所要求的性能,除了具有二相粒子析出強化作用外,還存在細化晶粒,因此,在提高強度的同時伸長率A還能達至少31%。
(2)發(fā)明材料含有穩(wěn)定的等軸鐵素體+珠光體,其中,粒狀珠光體體積百分數(shù)在1(T15%左右,晶粒度達到12級以上,在鐵素體晶內(nèi)或晶界有二相粒子析出,而且呈均勻分布(如圖所示),從而保證了材料的高強度和穩(wěn)定的力學(xué)性能。(3)與同等強度的固溶強化鋼相比,碳當(dāng)量降低(Ceq在0. 2%以下),加之微合金元素的細晶作用,可以有效減少焊接造成的晶粒粗大,對焊接性能非常有利,并且鋼板有較高的強度,很高的伸長率和良好的點焊性、良好的成形性并具有可鍍性。是高端轎車選取的理想結(jié)構(gòu)件材料。
圖I為本發(fā)明鋼板經(jīng)金相放大500倍觀察,為等軸鐵素體+珠光體的金相組織 圖2為透射電鏡所觀察的二相粒子圖 圖2中黑點為碳氮化物的二相粒子析出物。
具體實施例方式下面對本發(fā)明予以詳細描述
表I為本發(fā)明各實施例及對比例的化學(xué)組分及重量百分比含量列表。表2為本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表,其按照如下工藝步驟進行
1)進行鐵水脫硫,控制鐵水中s<0. 006% ;
2)轉(zhuǎn)爐冶煉;
3)進行鋼包吹気,吹IS時間為5 10分鐘,Il流量為4、立方分米/秒;
4)進行連鑄,控制澆注溫度在1540 1550°C;
5)對鑄坯加熱,加熱溫度控制在1200 1250°C;
6)進行熱軋,控制開軋溫度在1135 1140°C,控制終軋溫度在917 925°C;
7)進行卷取,卷取溫度控制在685 705°C;
8)進行常規(guī)酸洗;
9)進行冷軋,控制總壓下率在62 78%;
10)進行連續(xù)退火控制預(yù)熱溫度在830 850°C,并進行常規(guī)保溫;在25 30°C/秒的冷卻速度下冷卻至360 410°C,后再冷卻至室溫;
11)進行平整,并待用。表3為本發(fā)明各實施例及對比例的力學(xué)性能及金相組織檢測結(jié)果列表。表I本發(fā)明各實施例及對比例的組分及被%含量列表
權(quán)利要求
1.一種300MPa級汽車結(jié)構(gòu)件用鋼,其主要組分及重量百分比含量為C 0. 06 0.08%, Si :0. 05 0. 09%, Mn :0. 30 0. 45%, Al :0. 025 0. 055%, P :0. 015 0. 025%,S彡0. 006%,Nb :0. 010 0. 019%, N^O. 006%,其余為Fe及不可避免的雜質(zhì);力學(xué)性能在滿足屈服強度為30(T340MPa及抗拉強度390 445MPa的前提下,延伸率不低于31%,塑性應(yīng)變比r :1. 45 I. 80,應(yīng)變硬化指數(shù)n :0. 16 0. 20,寬冷彎試驗彎曲180。,彎心直徑d=0,金相組織中,等軸鐵素體體積百分比含量為85 90%,粒狀珠光體體積百分比含量為10 15%。
2.如權(quán)利要求I所述的一種300MPa級汽車結(jié)構(gòu)件用鋼,其特征在于還添加有Cr ( 0. 02%或Cu彡0. 10%或Ni彡0. 05%或Mo ( 0. 04%或其中的兩種及以上的元素;兩種及以上的元素則在該元素控制范圍內(nèi)任意取值即可。
3.生產(chǎn)權(quán)利要求I所述的一種300MPa級汽車結(jié)構(gòu)件用鋼的方法,其步驟 1)進行鐵水脫硫,控制鐵水中S彡0.006% ; 2)轉(zhuǎn)爐冶煉; 3)進行鋼包吹気,吹IS時間為5 10分鐘,流量為4、立方分米/秒; 4)進行連鑄,控制澆注溫度在1540 1550°C; 5)對鑄坯加熱,加熱溫度控制在1200 1250°C; 6)進行熱軋,控制開軋溫度在1135 1140°C,控制終軋溫度在917 925°C; 7)進行卷取,卷取溫度控制在685 705°C; 8)進行常規(guī)酸洗; 9)進行冷軋,控制總壓下率在62 78%; 10)進行連續(xù)退火控制預(yù)熱溫度在830 850°C,并進行常規(guī)保溫;在25 30°C/秒的冷卻速度下冷卻至360 410°C,后再冷卻至室溫; 11)進行平整,并待用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種300MPa級汽車結(jié)構(gòu)件用鋼及其生產(chǎn)的方法。其主要組分及重量百分比含量為C0.06~0.08%,Si0.05~0.09%,Mn0.30~0.45%,Al0.025~0.055%,P0.015~0.025%,S≤0.006%,Nb0.010~0.019%,N≤0.006%,其余為Fe及雜質(zhì);生產(chǎn)步驟鐵水脫硫;轉(zhuǎn)爐冶煉;鋼包吹氬;連鑄;對鑄坯加熱;熱軋;卷取;常規(guī)酸洗;冷軋;連續(xù);平整,并待用。本發(fā)明工藝流程短、能耗較低,力學(xué)性能穩(wěn)定,且在滿足屈服強度為300~340MPa及抗拉強度390~445MPa的前提下,延伸率不低于31%,塑性應(yīng)變比r1.45~1.80,應(yīng)變硬化指數(shù)n0.16~0.20,寬冷彎試驗彎曲180°,彎心直徑d=0,金相組織中,等軸鐵素體為85~90%,粒狀珠光體為10~15%。
文檔編號C22C38/12GK102703808SQ20121019118
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者劉吉斌, 劉祥東, 彭志英, 林承江, 王立輝, 陳宇 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司