一种980MPa级热轧高强度高扩孔钢及其制造方法技术

一种980MPa级热轧高强度高扩孔钢及其制造方法，该钢化学成分重量百分比为：C：0.05～0.10％，Si：0.1～0.8％，Mn：1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.02～0.08％，N≤0.005％，Ti：0.05～0.15％，Nb：0.02～0.06％，Cr：0.1～1.0％，V：0.01～0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质，且0.15％≤Nb+Ti+V≤0.25％，0.01％≤(Ti‑3.42N)/4+V/4.24≤0.06％。本发明专利技术钢的微观组织为粒状贝氏体+马氏体，其屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率≥15％，扩孔率≥50％，表现出优异的强度、塑性和扩孔性匹配，可应用于汽车底盘、大梁、车轮等需要高强减薄和复杂成形的部件。

980MPa grade hot-rolled high-strength high-strength steel and method for manufacturing the same

A kind of 980MPa grade hot rolled high strength steel core and its manufacturing method, the chemical composition of steel weight percentage: C:0.05 ~ 0.10%, Si:0.1 ~ 0.8%, Mn:1.5 ~ 2.5%, P = 0.015%, S = 0.005%, O = 0.003%, Al:0.02 ~ 0.08%, N = 0.005%, Ti:0.05 ~ 0.15%, Nb:0.02 ~ 0.06%, Cr:0.1 ~ 1%, V:0.01 ~ 0.10%, the remaining Fe and inevitable impurities, and 0.15% = Nb+Ti+V = 0.25%, 0.01% = (Ti 3.42N) /4+V/4.24 = 0.06%. The invention of the microstructure of steel is granular bainite and martensite, the yield strength is not less than 900MPa, the tensile strength was 980MPa, elongation rate greater than 15%, the expanding ratio of more than 50%, exhibits excellent strength, plasticity and reaming of matching, can be applied to automobile chassis, chassis, wheel requires high strong thinning and complex forming components.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热轧高强钢领域，具体涉及一种980MPa级热轧高强度高扩孔钢及其制造方法。
技术介绍
随着国家环保法律法规的日益严格和国家对汽车排放限制措施的实施，在汽车尤其是乘用车领域，高强减薄或汽车结构轻量化已成为国际上各大汽车制造厂商的重要研究方向。然而，与乘用车高强减薄和轻量化趋势不同，商用车轻量化工作在一直没有形成趋势。这其中一方面由于商用车普遍超载比较严重，商用车的设计人员对结构的设计裕度很大；同时，商用车自身以及载重量均较大，采用高强钢减薄之后，有时刚度难以保证；另外一方面是由于商用车相对乘用车而言属于价格敏感客户群，用户通常希望在钢板的强度提高的同时价格最好不要提高太多，而且目前商用车的加工厂普遍存在设备较为低端，仅适合于普通低强度钢的加工，对高强钢的加工没有太多经验且现有模具不适合高强钢的加工和使用。因此，无论从对高强钢使用的需求意愿，还是其自身的加工能力以及价格承受等方面都使得商用车的高强减薄和轻量化过程进展缓慢。商用车的轻量化也必将是未来的一种发展趋势。因此，开发性能优异的高强钢将是未来的发展趋势。目前，抗拉强度在980MPa以上级别高强钢的成分设计主要采用低碳加微合金元素，在工艺上采用在线或离线淬火加低温回火处理的方法。通常情况下，淬火+低温回火之后钢板的性能表现为屈服强度与抗拉强度比值较高，通常在0.90以上甚至接近1.0，而延伸率根据大生产的实际数据统计通常在13±1％，而用户目前的需求是在保持抗拉980MPa以上的基础上将延伸率提高至14％以上。若将这类热轧超高强钢应用在汽车底盘等相对复杂的汽车结构件上，还需要钢板具有良好的扩孔性能。这对传统的淬火加低温回火马氏体组织来说几乎是不可能实现的。这是因为，如果钢种的成分和工艺设计思路不变的话，其最终的力学性能难以有较大的提高。从国内外的文献资料来看，尚无980MPa级热轧高强度高塑性和高扩孔性能的超高强钢，更无大生产的产品面世。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种980MPa级热轧高强度高扩孔钢及其制造方法，该热轧高强度高扩孔钢的屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率≥15％，扩孔率≥50％，表现出优异的强度、塑性和扩孔性匹配，可应用于汽车底盘、大梁、车轮等需要高强减薄和复杂成形的部件。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术加入较高含量的Ti以保证在热轧卷取阶段在铁素体中析出大量弥散细小的纳米碳化物，起到强烈的弥散析出强化效果；加入微量的Nb主要目的是在精轧阶段细化奥氏体晶粒；除了采用TiC纳米粒子析出强化外，还加入微合金元素V与C在贝氏体铁素体中形成纳米VC进一步提高钢的析出强化效果。热轧过程中在终轧结束后应以较高的冷速使带钢快速冷却至合适的卷取温度，使带钢获得由粒状贝氏体和马氏体为主的组织，从而获得980MPa级高强度高塑性和高扩孔钢。具体的，本专利技术的一种980MPa级热轧高强度高扩孔钢，其化学成分重量百分比为：C：0.05～0.10％，Si：0.1～0.8％，Mn：1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.02～0.08％，N≤0.005％，Ti：0.05～0.15％，Nb：0.02～0.06％，Cr：0.1～1.0％，V：0.01～0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：0.15％≤Nb+Ti+V≤0.25％，0.01％≤(Ti-3.42N)/4+V/4.24≤0.06％。优选的，所述热轧高强度高扩孔钢的化学成分中：Mn：1.8～2.2％，以重量百分比计。进一步，所述热轧高强度高扩孔钢的微观组织为粒状贝氏体+马氏体，其中，贝氏体铁素体中存在纳米级碳化物，贝氏体的晶粒尺寸≤5μm，纳米级碳化物尺寸≤10nm。再，所述热轧高强度高扩孔钢的微观组织中粒状贝氏体所占体积分数为70～85％，马氏体所占体积分数为15～30％。本专利技术所述热轧高强度高扩孔钢的屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率≥15％，扩孔率≥50％。在本专利技术钢的成分设计中：碳：碳是钢中的基本元素，也是本专利技术中的重要元素之一。碳作为钢中的间隙原子，对提高钢的强度起着非常重要的作用，对钢的屈服强度和抗拉强度影响最大。本专利技术为了获得抗拉强度达980MPa级的超高强钢，须控制贝氏体晶粒尺寸，通常应控制在≤5μm。此外，还需依靠细小的纳米析出相的强烈析出强化作用。钢中碳的含量至少在0.05％以上，否则强度难以达到980MPa级；同时碳的含量也不能太高(≤0.1％)，否则在热轧高温卷取过程中容易形成珠光体类型的组织，降低了卷取后贝氏体中所形成的纳米析出相的数量，从而降低析出强化效果。本专利技术中碳的加入量与Ti和V的加入量密切相关，Ti、V和N的含量需控制在一定的范围内，保证形成足够数量的纳米析出强化相(尺寸≤10nm)。这些纳米粒子在高温卷取后的缓慢冷却过程中可有效的抑制贝氏体铁素体晶粒长大，同时起到析出强化效果。因此，碳的含量必须控制在0.10％以下，且Ti、V和N的含量之间满足下式，即0.01％≤(Ti-3.42N)/4+V/4.24≤0.06％。综上，本专利技术钢中碳含量应控制在0.05～0.10％。硅：硅也是钢中的基本元素，但在本专利技术中，硅并不是一个关键元素，其在炼钢过程起到部分脱氧的作用。硅在钢中可扩大铁素体形成范围，有利于扩大轧制工艺窗口；同时硅还有较强的固溶强化效果。但硅加入钢中后容易在轧制后的钢板表面形成不均匀分布的红铁皮，这些红铁皮在随后的酸洗过程中难以彻底去除。虽然带有红铁皮的钢板在后续的加工过程中对性能没有不良影响，但在构件的涂漆过程中，由于钢板表面红铁皮去除不彻底，涂漆之后构件表面容易产生色差，影响美观。此外，Si含量高于0.8％，对钢板的焊接性能不利，故本专利技术钢中Si含量控制在0.1～0.8％。锰：锰是钢中最基本的元素，同时也是本专利技术中最重要的元素之一。众所周知，锰是扩大奥氏体相区的重要元素，可以降低钢的临界淬火速度，稳定奥氏体，细化晶粒，推迟奥氏体向珠光体的转变。在本专利技术中，为保证钢板的强度，锰含量应控制在1.5％以上，锰含量过低，过冷奥氏体不够稳定，容易转变为珠光体类型的组织；同时，锰的含量一般也不宜超过2.5％，炼钢时容易发生Mn偏析，同时板坯连铸时易发生热裂。因此，钢中锰Mn的含量控制在1.5～2.5％，优选范围在1.8～2.2％之间。磷：磷是钢中的杂质元素。磷极易偏聚到晶界上，钢中磷的含量较高(≥0.1％)时，形成Fe2P在晶粒周围析出，降低钢的塑性和韧性，故其含量越低越好，一般控制在0.015％以内较好且不提高炼钢成本。硫：硫是钢中的杂质元素。钢中的硫通常与锰结合形成MnS夹杂，尤其是当硫和的含量均较高时，钢中将形成较多的MnS，而MnS本身具有一定的塑性，在后续轧制过程中MnS沿轧向发生变形，降低钢板的横向拉伸性能。故钢中硫含量越低越好，实际生产时通常控制在0.005％以内。铝：铝是钢中除C、Si、Mn、P、S五大元素之外另一重要合金元素。铝在本专利技术中的基本作用主要是在炼钢过程中脱氧。钢中铝含量一般不低于0.02％；同时，若铝含量若超过0.08％，其细化晶粒的作用反而减弱。根据实际生产过程中铝含量的控制水平，将钢中铝含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种980MPa级热轧高强度高扩孔钢，其化学成分重量百分比为：C：0.05～0.10％，Si：0.1～0.8％，Mn：1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.02～0.08％，N≤0.005％，Ti：0.05～0.15％，Nb：0.02～0.06％，Cr：0.1～1.0％，V：0.01～0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：0.15％≤Nb+Ti+V≤0.25％，0.01％≤(Ti‑3.42N)/4+V/4.24≤0.06％。

【技术特征摘要】
1.一种980MPa级热轧高强度高扩孔钢，其化学成分重量百分比为：C：0.05～0.10％，Si：0.1～0.8％，Mn：1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al：0.02～0.08％，N≤0.005％，Ti：0.05～0.15％，Nb：0.02～0.06％，Cr：0.1～1.0％，V：0.01～0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素同时需满足如下关系：0.15％≤Nb+Ti+V≤0.25％，0.01％≤(Ti-3.42N)/4+V/4.24≤0.06％。2.根据权利要求1所述的980MPa级热轧高强度高扩孔钢，其特征在于，所述热轧高强度高扩孔钢的化学成分中：Mn：1.8～2.2％，以重量百分比计。3.根据权利要求1或2所述的980MPa级热轧高强度高扩孔钢，其特征在于，所述热轧高强度高扩孔钢的微观组织为粒状贝氏体+马氏体，其中，贝氏体铁素体中存在纳米级碳化物，粒状贝氏体的晶粒尺寸≤5μm，纳米级碳化物尺寸≤10nm。4.根据权利要求3所述的980MPa级热轧高强度高扩孔钢，其特征在于，所述热轧高强度高扩孔钢的微观组织中粒状贝氏体所占体积分数为70～85％，马氏体所占体积分数为15～30％。5.根据权利要求1-4任一项所述的980MPa级热轧高强度高扩孔钢，其特征在于，所述热轧高强度高扩孔钢的屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥980...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕荣，杨阿娜，王巍，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31