一种烘烤硬化型高强钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种烘烤硬化型高强钢，其化学元素质量百分比为：C：0.05～0.13％；Si：0.05～0.20％；Mn：0.50～1.50％；Al：0.02～0.06％；0＜N≤0.0050％，余量为铁和其他不可避免的杂质；此外还应满足0.0005≤B‑0.77×N≤0.0020％。本发明专利技术所述的烘烤硬化型高强钢，其能够在无需添加Mo、Cr、Ti、Nb等贵重金属的情况下，通过控制碳、锰、硼元素的质量百分比、工艺流程及工艺参数，制造出高强度、低成本、表面质量高且加工性能满足汽车部件要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢及其制造方法，尤其涉及一种高强钢及其制造方法。
技术介绍
钢铁发展走向高强化、轻量化、可回收等，随着汽车材料新的要求发展，汽车材料从可加工性逐步发展到高强度、烘烤硬化等各色各样的新型汽车材料。在汽车材料厚度减薄同时，强度要求也随之提高，但强度过高给钢板的制造环节以及用户冲压带来困难，为此有必要设计一种汽车材料可以在钢板生产时屈服强度较低以便于冲压零部件，在随后涂装烘烤时屈服强度上升，满足使用要求。在汽车轻量化的进程中，特别外板部件使用高强度钢板的发展速度最快，以提高零件的抗凹陷性能。目前几乎所有车型的门外板、发罩外板及行李箱盖等零件都在使用高强钢。通常汽车车身面板都采用冷轧薄板，以降低材料单耗、减轻车身自重，节省燃料消耗获得最大的经济效益。一般认为屈服强度越高其抗凹陷能力越好，但汽车面板都是经冲压成形的，因此对钢板又有另一要求，必须具有良好的冲压成形性能。要求材料在冲压前具有较低的屈服强度，即成形性能，成形和涂漆烘烤后零件具有较好的抗凹陷性能。烘烤硬化钢就是在满足以上条件而开发的汽车材料。烘烤硬化钢在交货状态下具有较低的屈服强度，有利于成形，成形后涂漆烘烤时，材料的屈服强度进一步提高，使零件具有良好的抗凹陷性和抗内压性。目前的常规技术中，冷轧烘烤硬化钢根据碳成分的含量主要有低碳烘烤硬化钢、微碳烘烤硬化钢、超低碳烘烤硬化钢。这三种烘烤硬化钢的碳含量基本在0.001％～0.03％之内。其中，微碳烘烤硬化钢在炼钢真空脱气技术发展的初期阶段以及冷轧连退技术尚不未成熟的情况下诞生的，该类烘烤硬化钢的C含量约为50－120ppm，使用Mn、P等合金成分调整强度，退火方式一般为罩式炉退火。低碳烘烤硬化钢的发展主要是依托铝镇静类产品的发展，主要使用连续退火技术进行退火，具有较好的冲压性能且具有一定的BH值。超低碳烘烤硬化钢是在超低碳钢的基础上，通过欠合金化(添加比IF钢更少的Nb、Ti等合金)来实现的，其通过使钢中存在一定浓度的固溶C原子，从而具有优良的深冲性能和高的烘烤硬化特性，但此类钢种强度普遍较低，为了提高此类产品的强度需要添加较多的合金，多数是添加金属锰等高价格金属，这必然会带来生产成本大幅度提升，而且使钢板表面质量变差，特别是会影响镀锌产品的表面质量。因此以上三种钢种的强度均难以达到较高水平，抗拉强度基本都在400MPa以下。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种烘烤硬化型高强钢，其能够在无需添加Mo、Cr、Ti、Nb等贵重金属的情况下，通过控制合理的碳、锰元素的质量百分比和硼、氮元素的适配关系，辅以适当的工艺流程，制造出高强度、低成本、高表面质量且加工性能满足汽车部件要求的烘烤硬化型高强钢。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种烘烤硬化型高强钢，其化学元素质量百分比为：C：0.05～0.13％；Si：0.05～0.20％；Mn：0.50～1.50％；Al：0.02～0.06％；0＜N≤0.0050％，余量为铁和其他不可避免的杂质；此外还应满足0.0005≤B-0.77×N≤0.0020％。在本专利技术所述的烘烤硬化型高强中，不可避免的杂质主要是S和P元素，其中可以控制P≤0.015％，S≤0.010％。本专利技术所述的烘烤硬化型高强钢中的各化学元素的设计原理为：C：由于C在钢中以间隙原子和渗碳体、马氏体等组织中存在，在钢中具有很强的强化作用，为了强化钢铁材料，因此需要在钢中保留一定量的碳来提高硬度，碳质量百分比低于0.05％会导致强度不足，也不易转变成马氏体相变组织，同时得不到目标烘烤硬化值；碳质量百分比高于0.13％会导致塑性变差，对焊接性也不利。因此本专利技术中C质量百分比控制在0.05～0.13％。Si：Si在钢中具有强化作用，同时可以提高碳钢材料的塑性，适当的添加对碳钢材料延展性和钢板镀层附着力(本专利技术钢主要用于汽车外部件、内部等，其可以是冷轧普板产品，即不镀锌的产品，也可以是电镀锌板产品或热镀锌板产品，因此在钢种设计时，会适当考虑镀锌性能)等有利，但质量百分比超过0.20％，容易在热轧时产生低熔点的SiO2·FeO共晶系的氧化铁皮，容易残留在热轧钢上呈红色氧化铁皮，这种氧化铁皮深深地咬合在热轧钢上难以酸洗洗掉，因而会对冷轧表面质量产生不良影响，影响钢的外观，甚至导致冲压开裂，同时过量的Si会对镀锌钢板产生局部不镀锌缺陷，影响表面质量。因此，本专利技术Si质量百分比控制在0.05～0.20％。Mn：添加Mn可以在钢中起到的强化作用，适当在钢中加入Mn有利于强度的提高，可以提高钢的淬透性产生马氏体组织，质量百分比小于0.50％时，对于需要产生马氏体组织强化的材料不利，即提高不到目标强度，但质量百分比超过1.5％使钢组织容易偏析，在冲压汽车外板部件时会产生线状缺陷，影响汽车外板部件的外观质量。因此，本专利技术Mn质量百分比控制在0.50～1.50％。Al：Al作为脱氧剂在炼钢时添加，同时对提高钢的加工性有利，质量百分比小于0.02％时，脱氧不充分会导致材料内部和表面质量问题，但Al质量百分比高于0.06％时，会使材料中N元素析出过多、析出物过粗。因此，本专利技术Al质量百分比控制在0.02～0.06％。N：N和Al化合形成AlN的析出物和游离N可以使材料强度上升，氮质量百分比超过0.0050％时，容易时效产生滑移线缺陷对汽车板等表面质量不利，同时对材料塑性也不利。因此，本专利技术N质量百分比控制在0＜N≤0.0050％。B：本专利技术所述的烘烤硬化型高强钢中要求添加B元素，B在材料中提高材料的淬透性，生成必要的马氏体组织，B可以替代高价格金属Mo、Cr降低生产成本，特别是添加Cr元素会产生点状不镀锌等缺陷，影响钢的外观质量，而且会使钢的BH值下降。因此，本专利技术在不添加贵重金属的情况下，通过添加一定量的B提高BH值。B在材料中和N结合生成BN，和N结合后剩余的B为自由B(采用B*表示)，B*对材料的淬透性和BH值有较强的作用。B*＝B-0.77×N的关系式计算(其中，B、N均表示元素的质量百分比，例如当N的质量百分比为0.0039％时，代入式中进行计算的值应当是0.0039，而不是0.000039)。本案专利技术人经过研究发现，将B*控制在0.0005～0.0020％可以实现优异的淬透性和烘烤硬化性。在本专利技术的技术方案中，不可避免的杂质主要是S和P元素。因此，P和S质量百分比越低，加工性越好，其中P可以提高材料的强度，但P会导致材料成分偏析，在冲压汽车外板时容易产生表面花纹，在合金化热镀锌产品中影响镀层质量，会导致镀层粉化等表面质量问题；S对本专利技术材料是有害元素，影响材料的韧性，对耐蚀性也不利。因此，本专利技术P质量百分比控制为P≤0.015％，S质量百分比控制为S≤0.010％。较之于现有技术中的烘烤硬化钢，本专利技术的烘烤硬化型高强钢无需添加Mo、Cr、Ti、Nb等贵重金属，因此其成本低廉。进一步地，本专利技术所述的烘烤硬化型高强钢，其微观组织为铁素体+渗碳体+马氏体。更进一步地，本专利技术所述的烘烤硬化型高强钢中，马氏体的相比例为5～15％。汽车外板要求钢板在加工时屈服强度低，即屈强比低，有利于冲压加工，冲压件组装后经喷漆烘烤材料进一步强化，实现汽车外部件抗凹陷的效果，马本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烘烤硬化型高强钢，其特征在于，其化学元素质量百分比为：C：0.05～0.13％；Si：0.05～0.20％；Mn：0.50～1.50％；Al：0.02～0.06％；0＜N≤0.0050％，余量为铁和其它不可避免的杂质；此外还应满足0.0005≤B‑0.77×N≤0.0020％。

【技术特征摘要】
1.一种烘烤硬化型高强钢，其特征在于，其化学元素质量百分比为：C：0.05～0.13％；Si：0.05～0.20％；Mn：0.50～1.50％；Al：0.02～0.06％；0＜N≤0.0050％，余量为铁和其它不可避免的杂质；此外还应满足0.0005≤B-0.77×N≤0.0020％。2.如权利要求1所述的烘烤硬化型高强钢，其特征在于，其微观组织为铁素体+渗碳体+马氏体。3.如权利要求2所述的烘烤硬化型高强钢，其特征在于，其中马氏体的相比例为5～15％。4.如权利要求1-3中任意一项所述的烘烤硬化型高强钢，其特征在于，其抗拉强度≥440MPa，BH值≥40MPa。5.一种汽车外板部件，其采用如权利要求1-4中任意一项所述的烘烤硬化型高强钢制成。6.一种汽车内板部件，其采用如权利要求1-4中任意一项所述的烘烤硬化型高强钢制成。7.如权利要求1-4中任意一项所述的烘烤硬化型高强钢的制造方法，其特征在于，包括步骤：(1)冶炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：班必俊，
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