本發(fā)明涉及一種用于精密沖壓加工的冷軋鋼板，特別涉及一種精密沖壓汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)用冷軋鋼板及其制造方法。

背景技術(shù)：

通過(guò)熱連軋機(jī)組生產(chǎn)的熱軋鋼板，一般需要經(jīng)過(guò)酸洗冷軋、球化退火后，改善材料的尺寸精度和內(nèi)在組織形態(tài)，使強(qiáng)度和塑性得到良好匹配，廣泛應(yīng)用于精沖行業(yè)，制造如汽車(chē)、摩托車(chē)、機(jī)械、五金、家電、照相機(jī)、鐘表、儀器儀表、通訊電子等精密零部件。傳統(tǒng)精密零件的加工方法工序多，精度差，一般由普沖、機(jī)加工、鍛造、鑄造和粉末冶金加工來(lái)完成。采用精沖工藝后，一個(gè)工序就可以完成整個(gè)零件的制造，具有極大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益。

目前中國(guó)精沖技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，按照精沖加工要求，對(duì)材料的內(nèi)在質(zhì)量要求嚴(yán)格，為了達(dá)到良好的精沖性能，通常要求鋼板有較好的強(qiáng)韌性；根據(jù)汽車(chē)行業(yè)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)的使用需求，其所用冷軋帶鋼具備有如下特性：尺寸精度較高，要求在±0.05mm以內(nèi)、強(qiáng)韌性好，屈強(qiáng)比小于0.70，性能均勻，穩(wěn)定性高，顯微組織為鐵素體+球狀珠光體，球化率較高，達(dá)到90%以上，滿足高速精密沖裁加工生產(chǎn)的要求。

中國(guó)專利申請(qǐng) 200910196007.4，公開(kāi)了一種精密沖壓用熱軋鋼板及其制造方法，這種鋼板強(qiáng)度和硬度能夠良好匹配，易于精沖，其化學(xué)成份：C：0.05～0.30％；Si：≤0.50％；Mn：0.50～1.50％；P≤0.02%；S≤0.01%；Cr：0.5～1.5％；Al：≤0.04 ％Ni：0.02～0.50％；并且還包括還包括Ti：≤0.05%；B：0.0005～0.010%中的一種或兩種。

中國(guó)專利申請(qǐng) 200780004015.3公開(kāi)了一種精沖加工優(yōu)良的鋼板及其制造方法，這種鋼板具有優(yōu)良精沖成型加工性能；其化學(xué)成份均為：C：0.1～0.5％；Si：0.50％以下；Mn：0.2～1.50％； P：0.03％以下；S：0.02％以下，還包括Cr：3.5％以下；Mo：0.7％以下；Ni：3.5％以下；Ti：0.01～0.10％和B：0.0005～0.010%中的一種或兩種。

上述專利申請(qǐng)中公開(kāi)的技術(shù)方案，均通過(guò)不同程度地添加Ni、Ti、B等合金元素，來(lái)改變材料的內(nèi)部組織，形成合金固溶和析出強(qiáng)化，防止晶粒粗化，提高產(chǎn)品強(qiáng)度，改善材料熱處理效果，滿足零件性能要求；但因產(chǎn)品中添加了較多的合金元素，增加了產(chǎn)品制造成本；且采用熱軋軋制后直接退火，材料全長(zhǎng)的尺寸精度得不到保證，不適合精度較高的高速精密沖裁。

申請(qǐng)人此前申請(qǐng)CN 201410388279.5，公開(kāi)了一種精密沖壓汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)齒板用冷軋鋼板及其制造方法；采用了合金和含硅的成分設(shè)計(jì)、抗拉強(qiáng)度級(jí)別較高，其化學(xué)成分重量百分比為：C：0.38％～0.45％，Si：0.20％～0.30％，Mn：0.70％～0.90％，P≤0.018％，S≤0.010％，Cr：0.80％～1.10％，Mo：0.05％～0.30%，Alt：0.015～0.050%，N≤0.0080％，冷軋壓下率為10%-20%；主要滿足高級(jí)車(chē)汽車(chē)座椅需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供精密沖壓汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)用冷軋鋼板及其制造方法，解決現(xiàn)有精密沖壓汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)用冷軋鋼板尺寸精度低、球化率偏低、成本高、不適合高速精密沖壓的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)采用低成本的成分設(shè)計(jì)方案，匹配相應(yīng)的熱軋、冷軋以及球化退火工藝，大幅降低了制造成本，使冷軋鋼板的強(qiáng)度和韌性間得到良好的匹配，冷軋鋼板的表面質(zhì)量高，滿足了汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)的精沖加工需求。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

精密沖壓汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)用冷軋鋼板，其化學(xué)成分重量百分比為：C：0.15％～0.20％，Si≤0.05％，Mn：0.60％～0.80％，P≤0.018％，S≤0.008％，Alt：0.03%～0.07%，N≤0.0060％，余量為鐵和不可避免夾雜。

本發(fā)明精密沖壓汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)用冷軋鋼板的化學(xué)成分限定在上述范圍內(nèi)的理由如下：

碳：碳是鋼中最經(jīng)濟(jì)、最基本的強(qiáng)化元素，影響熱軋退火后及淬火后強(qiáng)度和硬度的元素，在本發(fā)明中碳含量如小于0.15%時(shí)，需要添加更多的合金元素進(jìn)行強(qiáng)化，否則不能得到作為汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)齒板零件所要求的強(qiáng)度和硬度，這樣不經(jīng)濟(jì)；另一方面，碳含量超過(guò)0.20%時(shí)，材料的強(qiáng)度和硬度過(guò)高，對(duì)后續(xù)精沖帶來(lái)不利影響；綜合考慮，本發(fā)明限定碳含量為0.15%～0.20%。

硅：雖然硅作為固溶強(qiáng)化元素，固溶在鋼板基體中有一定的強(qiáng)化效果，但Si含量高時(shí)熱軋過(guò)程中表面出現(xiàn)紅銹氧化鐵皮，對(duì)冷軋產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，容易在后續(xù)生產(chǎn)時(shí)，不易酸洗，并且表面容易產(chǎn)生氧化鐵皮壓入，會(huì)影響成品外觀以及影響后續(xù)加工；因此對(duì)于高表面質(zhì)量要求的產(chǎn)品優(yōu)選低硅成分設(shè)計(jì)；本發(fā)明限定Si含量為0.05%以下。

錳：錳是重要的固溶強(qiáng)化元素，并且能提高淬透性，為了得到此效果，Mn含量要大于0.60%；但Mn含量超過(guò)0.80%時(shí)，固溶強(qiáng)化過(guò)強(qiáng)，不利于精沖加工。本發(fā)明優(yōu)選Mn含量為0.60%～0.80%。

磷：本發(fā)明中的P為有害元素，偏析于晶界會(huì)嚴(yán)重降低帶鋼的塑性和韌性，冶煉時(shí)盡可能減少其含量，本發(fā)明限定P≤0.018％。

硫：本發(fā)明中硫也為有害元素，在鋼中與Mn形成MnS夾雜物，在軋制過(guò)程中沿著軋制方向拉伸變形，對(duì)鋼的塑性和韌性不利，影響精沖性。希望盡可能減少其含量，本發(fā)明限定S≤0.008％。

鋁：鋁在本發(fā)明中的作用是起到脫氧以及結(jié)合游離態(tài)氮的作用，鋁是強(qiáng)氧化性形成元素，和鋼中氧形成Al₂O₃在煉鋼時(shí)去除。鋁除了和氧結(jié)合外，還和鋼中的氮結(jié)合，形成化合態(tài)的AlN，從而減少游離態(tài)的氮，對(duì)消除連續(xù)屈服現(xiàn)象有利。但是鋁過(guò)高會(huì)形成過(guò)多的Al₂O₃夾雜，并且連鑄澆注是容易堵塞澆注水口。本發(fā)明限定Alt含量為0.030%～0.070%。

氮：氮在鋼中以游離態(tài)存在，導(dǎo)致鋼板在開(kāi)卷和后續(xù)的成型時(shí)，受到拉應(yīng)力時(shí)，發(fā)生不連續(xù)屈服現(xiàn)象，并且會(huì)嚴(yán)重降低材料的塑性和韌性，因此需要限制氮含量。本發(fā)明限定N≤0.0060%。

精密沖壓汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)用冷軋鋼板的制造方法，該方法包括：

鋼水經(jīng)真空脫氣處理后進(jìn)行連鑄得到連鑄板坯，其中所述鋼水成分的重量百分比為：C：0.15％～0.20％，Si≤0.05％，Mn：0.60％～0.80％，P≤0.018％，S≤0.008％，Alt：0.03%～0.07%，N≤0.0060％，余量為鐵和不可避免夾雜。

連鑄板坯于1170℃～1230℃加熱，熱軋為兩段式軋制工藝，粗軋為5道次連軋，在奧氏體再結(jié)晶溫度以上軋制，粗軋結(jié)束溫度為980℃～1040℃，精軋為7道次連軋，在奧氏體非再結(jié)晶溫度區(qū)間軋制，精軋結(jié)束溫度為830℃～870℃，精軋控制熱軋鋼板的凸度≤50um，精軋后，鋼板厚度為5mm～7mm，層流冷卻采用后段冷卻，卷取溫度為600℃～640℃卷取得熱軋鋼卷；

將上述熱軋鋼卷重新開(kāi)卷，經(jīng)酸洗后，在可逆軋機(jī)或5機(jī)架冷連軋機(jī)上進(jìn)行較大變形量的冷軋，冷軋壓下率為30%～45%，經(jīng)過(guò)冷軋變形后的鋼卷經(jīng)過(guò)罩式退火爐退火，退火溫度為680℃～720℃，退火均熱時(shí)間為20h～24h，卷取得到厚度為3mm～4.5mm的成品鋼板。

本發(fā)明采取的生產(chǎn)工藝制度理由如下：

1、連鑄板坯加熱溫度的設(shè)定

連鑄板坯加熱溫度保證材料中完全奧氏體化和對(duì)熱軋的軋制要求，本發(fā)明板坯加熱溫度設(shè)定為1170℃～1230℃。

2、粗軋結(jié)束溫度設(shè)定

粗軋軋制保證在奧氏體再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行，確保奧氏體經(jīng)過(guò)反復(fù)變形和再結(jié)晶，得到均勻細(xì)小的奧氏體晶粒，對(duì)于過(guò)高的溫度容易產(chǎn)生較重的氧化鐵皮，對(duì)表面質(zhì)量不利，本發(fā)明設(shè)定粗軋終軋溫度為980℃～1040℃。

3、熱軋鋼板的凸度控制

由于熱軋板要縱向分裁成兩條進(jìn)行冷軋，當(dāng)熱板凸度超出50um時(shí)，在冷軋30-45%的較大變形量時(shí)，會(huì)引起冷軋板形較難控制，并且影響后續(xù)冷軋鋼板全長(zhǎng)的厚度精度要求，所以須通過(guò)控制熱板的凸度來(lái)控制冷軋鋼板厚度偏差；本發(fā)明設(shè)定熱軋鋼板凸度≤50um。

4、精軋結(jié)束溫度設(shè)定

經(jīng)材料試驗(yàn)和計(jì)算，本發(fā)明材料相變點(diǎn)A₃平衡態(tài)轉(zhuǎn)變溫度在827.5℃左右，當(dāng)精軋結(jié)束溫度較高時(shí)，奧氏體晶粒過(guò)于粗大，導(dǎo)致后續(xù)鐵素體晶粒粗大，強(qiáng)度不足，并且材料組織會(huì)分布不均，而精軋結(jié)束溫度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致軋制負(fù)荷過(guò)大，影響軋制穩(wěn)定性。本發(fā)明設(shè)定精軋終軋溫度為830℃～870℃。

5、熱軋卷取溫度設(shè)定

熱軋卷取溫度主要影響材料的組織、性能及冷軋后的退火。卷取溫度過(guò)低，會(huì)造成冷速很大，晶粒過(guò)細(xì)，熱卷的強(qiáng)度過(guò)高，會(huì)增加冷軋軋制的變形抗力，不利于后續(xù)冷軋較大變形量的軋制，影響其軋制穩(wěn)定性；卷取溫度過(guò)高，會(huì)對(duì)珠光體片層間距粗大化，珠光體中的碳化物也會(huì)粗大。因此本發(fā)明設(shè)定熱軋卷取溫度為600℃～640℃。

4、冷軋壓下率設(shè)定

在冷軋工序中決定鋼板內(nèi)在質(zhì)量的主要工藝參數(shù)是冷軋變形量。當(dāng)冷軋變形量越大，冷軋后組織中儲(chǔ)存的形變能就越多，在退火過(guò)程中晶粒的形核率越高，再結(jié)晶越充分，更容易促進(jìn)碳化物的球化，同時(shí)晶粒組織更均勻，從而進(jìn)一步改善產(chǎn)品的變形性能；并且也能獲得較高的尺寸精度；CN 201410388279.5的專利申請(qǐng)公開(kāi)的技術(shù)方案，因其熱軋鋼板強(qiáng)度級(jí)別高于本發(fā)明，其冷軋變形量受限于冷軋軋制負(fù)荷、壓下率為10%-15%；考慮到冷軋機(jī)的實(shí)際壓下能力，本發(fā)明設(shè)定冷軋壓下率為30%～45%。

7、退火溫度和退火時(shí)間設(shè)定

經(jīng)材料試驗(yàn)和計(jì)算，本發(fā)明材料A₁相變點(diǎn)平衡態(tài)轉(zhuǎn)變溫度范圍為707.3℃左右，但考慮到前工序冷軋較大變形的累計(jì)效果，冷軋變形過(guò)程可能會(huì)促進(jìn)碳化物提前球化，因此本發(fā)明設(shè)定退火溫度為680℃～720℃，

退火時(shí)均熱段保溫時(shí)間也很關(guān)鍵，時(shí)間過(guò)短，則層片狀珠光體鏈未能完全熔斷、形成細(xì)小球狀顆粒，并均勻擴(kuò)散至鐵素體晶粒中，形成彌散分布；如時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則粒狀滲碳體又會(huì)重新長(zhǎng)大并團(tuán)聚在一起，同時(shí)鐵素體晶粒也會(huì)明顯長(zhǎng)大，導(dǎo)致材料塑性下降明顯，不利于后續(xù)精沖加工。綜合考慮，本發(fā)明設(shè)定退火時(shí)間為20h～24h。

本發(fā)明得到的精密沖壓汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)用冷軋鋼板的顯微組織為鐵素體+均勻彌散分布的球狀珠光體，球化率≥90%，組織晶粒度級(jí)別為I6～8，鋼板的屈服強(qiáng)度Rp_0.2為200-250MPa，抗拉強(qiáng)度Rm為350～390MPa，屈強(qiáng)比Rp_0.2/Rm為0.50～0.68，斷后伸長(zhǎng)率A₅₀為38%～47%，表面硬度為60～68HRB。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下積極效果：

1、本發(fā)明通過(guò)采用中低碳含量及低硅的普通合金元素成分設(shè)計(jì)，并結(jié)合熱軋、冷軋工藝設(shè)計(jì)，得到了一種不含有Cr、Ti、Ni等貴重合金元素的精沖用鋼，不僅制造成本大大降低，而且獲得優(yōu)于含硅設(shè)計(jì)的表面質(zhì)量以及具備良好的強(qiáng)韌性，完全滿足高速精密沖裁的需求，為此本發(fā)明能夠起到合金消耗少，表面質(zhì)量好、生產(chǎn)成本低的效果。

2、本發(fā)明通過(guò)控制冷軋壓下率，進(jìn)行較大變形冷軋，在保證了冷軋帶鋼厚度精度的同時(shí)，有效促進(jìn)了后續(xù)球化退火過(guò)程中鋼板組織中片狀珠光體的球化，進(jìn)而降低退火溫度和縮短退火保溫時(shí)間，降低了能源消耗。

3、本發(fā)明通過(guò)采用合理退火工藝，得到的鋼板具有較好的強(qiáng)韌性，得到的鋼板組織中滲碳體球化率基本在95%左右，且彌散分布，材料性能波動(dòng)范圍小且均勻性好，滿足高速精密沖裁的要求。

附圖說(shuō)明

附圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的熱軋鋼板金相組織照片；

附圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的冷軋退火鋼板金相組織照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例1～4和比較例1—中國(guó)專利申請(qǐng)200910196007.4中所公開(kāi)、比較例2—中國(guó)專申請(qǐng)200780004015.3中所公開(kāi)，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，如表1~表4所示。

表1 本發(fā)明化學(xué)成分（重量百分比%），余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。

按照本發(fā)明材料成分設(shè)計(jì)的要求，采用鐵水預(yù)脫硫，轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉，吹A(chǔ)r 站( 或LF 爐升溫) 底吹A(chǔ)r保證攪拌時(shí)間大于8 分鐘，RH 爐進(jìn)行成分微調(diào)、真空循環(huán)脫氣處理，保證RH 純脫氣時(shí)間大于8分鐘，全程吹A(chǔ)r保護(hù)澆鑄，澆鑄后切割成定尺連鑄板坯。

如表1所示，比較例1、2中含有大量貴重的合金元素，化學(xué)成分的設(shè)計(jì)與本發(fā)明無(wú)可比性。

連鑄板坯經(jīng)加熱爐再加熱后，在連續(xù)熱連軋軋機(jī)上軋制，工藝控制參數(shù)見(jiàn)表2，通過(guò)粗軋軋機(jī)和精軋連軋機(jī)組控制軋制后，經(jīng)層流冷卻，層流冷卻采用后段冷卻，然后進(jìn)行卷取，生產(chǎn)出合格熱軋鋼卷，鋼板凸度≤50um，厚度為5mm～7mm，參照附圖1，熱軋鋼板的金相組織為鐵素體+珠光體+少量貝氏體。

表2 本發(fā)明熱軋工藝控制參數(shù)

將上述熱軋鋼卷重新開(kāi)卷經(jīng)過(guò)酸洗后，在可逆軋機(jī)或5機(jī)架冷連軋機(jī)上進(jìn)行較大變形量的冷軋，冷軋的壓下率為30%～45%，經(jīng)過(guò)冷軋變形后的鋼帶經(jīng)過(guò)罩式退火爐退火、卷取得到厚度3mm～4.5mm的成品鋼板。退火工藝為：鋼帶在罩式退火爐退火溫度為680℃～720℃，退火均熱時(shí)間為20h～24h。冷軋及退火工藝控制參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 本發(fā)明冷軋、退火工藝控制參數(shù)

利用上述方法得到的精密沖壓汽車(chē)座椅調(diào)節(jié)器齒盤(pán)用冷軋鋼板，參照附圖2，冷軋鋼板的顯微組織為鐵素體+均勻彌散分布的球狀珠光體，且彌散分布，球化率≥95%，晶粒度級(jí)別為I7。

將本發(fā)明得到的冷軋鋼板按照金屬材料拉伸試驗(yàn) 第1部分:室溫試驗(yàn)方法（GB/T 228.1-2010）、金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法（GB/T 4340-2009）進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)。力學(xué)性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

本發(fā)明得到的冷軋鋼板的屈服強(qiáng)度Rp_0.2為200MPa-250MPa，抗拉強(qiáng)度Rm為350MPa～390MPa，屈強(qiáng)比Rp_0.2/Rm為0.52～0.68，斷后伸長(zhǎng)率A₅₀為38%～47%，表面硬度為60～68HRB。

表4 本發(fā)明冷軋鋼板的力學(xué)性能

本發(fā)明得到的冷軋鋼板具有產(chǎn)品強(qiáng)韌性好，性能波動(dòng)窄，穩(wěn)定性好，球化率高，厚度精度高、表面質(zhì)量好、易于高速精密沖壓的優(yōu)點(diǎn)。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。