一种800MPa级热轧高强度扩孔钢及其生产方法技术

一种800MPa级热轧高强度贝氏体扩孔钢及其生产方法，化学成分质量百分比为：0.04% ≤ C ≤ 0.08%，0.5%≤Si ≤ 0.8%，0.5%≤ Mn ≤1.6%，P ≤ 0.005%，S ≤ 0.004%，N ≤ 0.004%，0.15% ≤ Ti ≤ 0.18%，0.15% ≤Cr ≤ 0.25%，0.03%≤ Nb ≤ 0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质元素；经过冶炼、精炼、板坯连铸、板坯加热、热轧、三段式层流冷却、卷取制造工艺得到屈服强度≥680MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥17%的高强度贝氏体扩孔钢，厚度为2.8～6mm钢板扩孔率达到85%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高强度扩孔钢及其制造方法，尤其涉及一种800MPa级热轧高强度扩孔钢及其生产方法。
技术介绍
目前，汽车用钢发展趋势向着高强度的方向发展，主要以屈服强度和抗拉强度作为衡量依据；但是针对高凸缘翻边性能要求的高强钢，进一步对钢板扩孔性能提出了更高的要求。热轧扩孔钢具有强度高、屈强比低、初时加工硬化率高以及强度和韧性良好配合等优点，符合汽车材料轻量化、高性能、安全、环保、节能的发展主题，从而在汽车行业得到了较为广泛的应用。公开号为CN105154769A，申请日为2015年9月18日的中国专利“一种780MPa级热轧高强度高扩孔钢及其制造方法”，公开了一种屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率≥20％，且3～6mm厚度钢板的扩孔率≥70％的扩孔钢的制造方法，其成分设计Si≤0.2%，0.15%≤Mo≤0.25%，同时强调对合金元素Ti、Mo的含量配比提出1.5≤Ti/Mo≤0.25，0.03%≤(Ti-3.42N)/4+Mo/8≤0.07%的界定性要求；在热轧工艺中，终轧结束后以≥100℃/s的冷速将钢板水冷至600～700℃，终轧结束后快速冷却避免奥氏体再结晶产生粗大的铁素体晶粒，同时进行高温卷取后依靠碳、钛、钼原子结合形成大量弥散细小的纳米级（Ti，Mo）C粒子，在高温卷取后的缓慢冷却过程中抑制铁素体晶粒长大，避免产生珠光体，并起到析出强化效果，最终获得由细小等轴或类针状铁素体和纳米碳化物组成的全铁素体基微观组织。该专利成分设计中加入较贵重的Mo合金元素，合金成本高；同时在终轧结束后采用一步到位式的快速冷却方式，在工业生产中对奥氏体再结晶控制难度大，无法避免冷速的波动形成不均匀的铁素体晶粒，从而造成产品性能的波动；而且专利CN105154769A力学性能方面存在屈强比高的问题，屈强比高容易造成钢板回弹性强，不利于扩孔率的提高和零件成形制作。另一方面，钢中因氢的存在，在加工扩孔过程中大量的氢原子会集聚到位错附近，并且随着位错运动或位错通道容易形成氢分子，一旦形成氢气团，会使原子键结合能力大大降低，因而在扩孔过程中会使原子键破裂，产生微裂纹，抑制了扩孔性能的提高，所以如何抑制氢原子的聚集，防止氢致裂纹产生也是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种800MPa级热轧高强度扩孔钢及其生产方法，通过采用Nb、Ti复合微合金化的低成本成分设计，匹配合理的轧制工艺，得到铁素体+贝氏体双相组织结构的热轧高强度扩孔钢，抗拉强度为800MPa以上，厚度为2.8～6mm钢板的扩孔率达到85%以上。解决上述技术问题的技术方案为：一种800MPa级热轧高强度扩孔钢，其化学成分及质量百分比为：0.04%≤C≤0.08%，0.5%≤Si≤0.8%，0.5%≤Mn≤1.6%，P≤0.005%，S≤0.004%，N≤0.004%，0.15%≤Ti≤0.18%，0.15%≤Cr≤0.25%，0.03%≤Nb≤0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质元素。上述的一种800MPa级热轧高强度扩孔钢，所述热轧高强度扩孔钢的屈服强度≥680MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥17%，且2.8～6mm厚度钢板的扩孔率≥85%；微观组织为铁素体+贝氏体双相组织结构，贝氏体体积百分比含量在15%～35%之间。一种800MPa级热轧高强度扩孔钢的生产方法，包括转炉冶炼、精炼、板坯连铸、板坯加热、粗轧、精轧、冷却和卷曲工艺，所述板坯成分的质量百分比为：0.04%≤C≤0.08%，0.5%≤Si≤0.8%，0.5%≤Mn≤1.6%，P≤0.005%，S≤0.004%，N≤0.004%，0.15%≤Ti≤0.18%，0.15%≤Cr≤0.25%，0.03%≤Nb≤0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质元素。上述的一种800MPa级热轧高强度扩孔钢的生产方法，所述冷却工艺采用三段式层流冷却，第一段采用水冷冷却至中间温度630～750℃；第二段采用空冷，空冷时间5～10S；第三段采用水冷方式冷却到卷曲温度350～450℃。上述的一种800MPa级热轧高强度扩孔钢的生产方法，所述三段式层流冷却的第一段水冷冷速为40～60℃/S，第三段水冷冷速＞100℃/S。上述的一种800MPa级热轧高强度扩孔钢的生产方法，所述板坯加热工艺：板坯加热温度1200～1250℃，加热时间180～210min，均热时间35～55min；所述粗轧工艺：热轧粗轧压下率控制在60～80%，中间坯温度1000～1070℃；所述精轧工艺：精轧压下率控制在75～95%，终轧温度850～900℃。所述卷曲工艺：卷曲温度为350℃～450℃。本专利技术800MPa级热轧高强度扩孔钢的成分设计分析：碳(C)：碳是影响扩孔钢强度、韧性、扩孔性能的主要元素，碳含量的增加，对提高钢的强度有明显作用，但碳含量＞0.1wt%时会对钢的延性、韧性及扩孔性能有负面影响。所以，本专利技术选择的碳含量为0.04-0.08wt％；锰(Mn)：固溶强化元素，既可以提高钢的强度也能够改善钢的韧性，适度提高钢的淬透性，扩大γ相区，降低钢的γ→α相变温度，有助于获得细小的相变产物；但锰含量过高容易导致偏析问题；因此，本专利技术钢采用的锰含量为0.5～1.6wt％；铬(Cr)：铬同样是碳化物形成元素，能够提高钢板硬度，起到沉淀强化的作用；铬还能够有效抑制氢致开裂问题及提高钢的抗腐蚀性能；铬作为铁素体形成元素，在高Nb钢中可以得到更多的针状铁素体组织；然而，过量的铬将降低钢板的延伸性能，促进晶粒的长大而影响韧性，不利于扩孔性能。因此，本专利技术中只采用了0.15≤Cr≤0.25wt%相对较安全的加入量；铌(Nb)：铌是有效的细晶强化元素，能够明显抑制奥氏体晶粒长大，延迟γ→α转变，从而获得更加细小的组织;在热轧过程中，析出的碳氮化铌可以延迟再结晶及晶粒的长大过程，碳氮化铌通过钉扎位错，使得基体中可以保留更多的位错密度，提高钢的强度和韧性；固溶状态的铌可以延迟γ→α转变，细化铁素体晶粒，提高钢的韧性，在冷却过程中固溶的铌可以继续以Nb(CN)析出，提高强度。晶粒尺寸细化，一方面有利于强度的提高，另一方面还增加扩孔率；综合考虑，本专利技术铌含量控制在0.03wt%至0.05wt%之间；硫(S):由于扩孔钢的凸缘翻边性能对杂质元素P、S较敏感，因此扩孔钢对P、S含量要求较严格，尤其是S含量；因此，本专利技术对S含量的限制为：S≤0.004wt%。本专利技术为得到稳定的铁素体+贝氏体组织比例，通过传统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种800MPa级热轧高强度扩孔钢，其特征在于：化学成分及质量百分比为：0.04% ≤ C ≤ 0.08%，0.5%≤Si ≤ 0.8%，0.5%≤ Mn ≤1.6%，P ≤ 0.005%，S ≤ 0.004%，N ≤ 0.004%，0.15% ≤ Ti ≤ 0.18%，0.15% ≤Cr ≤ 0.25%，0.03%≤ Nb ≤ 0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种800MPa级热轧高强度扩孔钢，其特征在于：化学成分及质量百分比为：0.04%≤
C≤0.08%，0.5%≤Si≤0.8%，0.5%≤Mn≤1.6%，P≤0.005%，S≤0.004%，N≤
0.004%，0.15%≤Ti≤0.18%，0.15%≤Cr≤0.25%，0.03%≤Nb≤0.05%，其余为Fe
及不可避免的杂质元素。
2.如权利要求1所述的一种800MPa级热轧高强度扩孔钢，其特征在于：所述热轧高强度
扩孔钢的屈服强度≥680MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥17%，且2.8～6mm厚度钢板的扩
孔率≥85%；微观组织为铁素体+贝氏体双相组织结构，贝氏体体积百分比含量在15%～35%
之间。
3.一种800MPa级热轧高强度扩孔钢的生产方法，包括转炉冶炼、精炼、板坯连铸、板坯
加热、粗轧、精轧、冷却和卷曲工艺，其特征在于：所述板坯成分的质量百分比为：0.04%≤
C≤0.08%，0.5%≤Si≤0.8%，0.5%≤Mn≤1.6%，P≤0.005%，S≤0.004%，N≤
0.004%，0.15%≤Ti...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾国生，李俊生，苏振军，刘自权，程迪，李守华，孙电强，石建强，
申请(专利权)人：河北钢铁股份有限公司邯郸分公司，
类型：发明
国别省市：河北;13