一种具有优异的外卷边成形性和边缘疲劳性能的热轧高强度钢的制备方法技术

一种制造具有570MPa或更高，或者优选780MPa或更高，或者甚至更优选980MPa或更高的拉伸强度以及拉伸伸长率、SFF和PEF强度的优异组合的热轧高强度钢片材或带材的方法。

Preparation of Hot Rolled High Strength Steel with Excellent Formability and Edge Fatigue

A method for manufacturing hot rolled high strength steel sheets or strips with 570 MPa or higher, or 780 MPa or higher, or even 980 MPa or higher tensile strength and excellent combination of elongation, SFF and PEF strength.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种具有优异的外卷边成形性和边缘疲劳性能的热轧高强度钢的制备方法本专利技术涉及一种适合于车辆底盘部件等的热轧高强度钢片材或带材的制造方法，更具体地说，涉及一种具有至少570MPa，优选至少780MPa，更优选至少980MPa的拉伸强度，且具有拉伸伸长率、外卷边成形性(SFF)与良好的冲压边缘疲劳(PEF)强度的优异组合的热轧高强度钢带材的制造方法。来自严格的环境法规和车辆安全规定的压力越来越大，迫使汽车工业持续寻求成本有效的选择，以减少燃油消耗和温室气体排放，同时不损害乘客安全或驾驶性能。通过开发新的和创新的具有更薄尺寸的高强度钢来减轻车辆重量是汽车工业的选择之一。在成形性方面，这些钢应提供足够的拉伸性以及足够的外卷边成形性，因为这将允许自由度增加，以提出新的轻量底盘设计，其中使用较薄尺寸造成的固有刚性损失通过几何修改而得到补偿。由于扩孔能力(HEC)被认为是SFF程度的良好度量，这意味着这些钢应在拉伸伸长率与HEC之间提供合理的平衡。最终部件中出现的剪切或冲压边缘的疲劳性能也是重要的。高级的高强度钢(AHSS)等级，如双相(DP)、铁素体-贝氏体(FB)或复相(CP)钢(其已被开发用来替代常规的HSLA等级)对于其强度主要依赖于多相显微组织，其中铁素体或贝氏体基体用马氏体或可能残留的奥氏体岛强化。当与具有等效拉伸强度的纳米沉淀(NP)强化的单相铁素体高强度钢种相比时，具有其多相显微组织的AHSS钢种受到限制。其原因是，在剪切或冲压时，AHSS显微组织中的铁素体或贝氏体基体与低温转变组分之间的硬度差异在靠近切割边缘的钢内部中促进微孔。进而，这些微孔可损害HEC，因为成形可能导致孔隙增长和合并，导致过早的宏观失效，即一个或多个穿透厚度的裂纹。此外，存在两种或更多种具有不同硬度的相组分，如存在于上述AHSS等级中，而且也存在于其中铁素体与(粗的)渗碳体和/或珠光体组合的HSLA中，可导致冲压或剪切边缘断裂区的粗糙度增加。该断裂区粗糙度的增加可导致冲压或剪切边缘疲劳强度的显著降低。与上述AHSS等级形成对照，NP钢具有均匀的显微组织，其基本上只由铁素体组成，具有高的延展性，对于强度来说，在很大程度上依赖于通过高密度纳米尺寸的复合沉淀物的沉淀硬化，使其在剪切或冲压时不易形成微孔。与具有等效拉伸强度的多相AHSS或HSLA等级相比，这些NP钢在拉伸伸长率与HEC之间提供了改善的平衡。EP1338665、EP12167140和EP13154825涉及热轧纳米沉淀强化单相铁素体高强度钢，并采用Ti、Mo、Nb和V的不同的组合以实现所需的性能。在确定钢的HEC时，有几个因素起着重要的作用。除了与钢的拉伸强度的内在关系以及关于与损害剪切或冲压时的抵抗力有关的硬的第二相组分的显微组织特征外，人们普遍认为来自炼钢过程的微量元素，尤其是硫化物和/或氧化物基夹杂物可能会对HEC和疲劳强度产生巨大的影响，因为它们起到应力集中物(raiser)的作用，并且可能在像剪切或冲压的变形操作时起到形成微孔的潜在成核位点的作用。(中心线)偏析也同样，因为中心线偏析可以促进冲压时的开裂，从而可对PEF产生有害影响。本专利技术的目的是提供一种具有570MPa或更高的拉伸强度，且具有拉伸伸长率和SFF以及良好的PEF强度的优异组合的热轧高强度钢片材或带材的制造方法。本专利技术的另一个目的是提供一种具有780MPa或更高的拉伸强度且具有拉伸伸长率和SFF以及良好的PEF强度的优异组合的热轧高强度钢片材或带材的制造方法。本专利技术的另一个目的是提供一种具有980MPa或更高的拉伸强度且具有拉伸伸长率和SFF以及良好的PEF强度的优异组合的热轧高强度钢片材或带材的制造方法。本专利技术的进一步的目的是提供一种根据上文所述目的的热轧高强度钢片材或带材的制造方法，其中所述钢适合于制造车辆底盘部件等。利用根据主权利要求所述的方法或者利用根据从属权利要求之一所述的方法可以达到这些目的中的一个或者多个目的。必须注意，除非另有说明，否则所有组成均以重量百分比(wt％)表示。本专利技术提供一种适合于例如车辆底盘部件等的热轧高强度钢带材的制造方法，更具体地说，提供了一种具有570MPa或更高，或优选780MPa或更高的拉伸强度，且具有拉伸伸长率和SFF以及良好的PEF强度的优异组合的热轧高强度钢片材或带材的制造方法。可通过诸如切割和/或冲压的常规方法从带材来生产板材或坯料。该方法特别涉及热轧过程中的热机械路径、输出辊道(ROT)上到卷取温度的冷却轨迹以及随后到环境温度的钢片材或带材的冷却。制造所述钢的方法中的一个任选因素是在炼钢过程中采用钙处理，以防止堵塞来改善铸造性能，并对硫化物和/或氧化物基夹杂物进行改性。另一种任选因素是以下述方式控制炼钢、铸造和凝固过程中的工艺条件：通过限制铸造过程中的过热和强化冷却和限制S含量，使得就板坯和最终钢带材中的渗碳体和/或合金元素或不可避免的杂质的富集而言，将偏析，尤其是中心线偏析的程度保持为最低。为了尽量减少或优选防止钢在冲压或剪切时开裂，就渗碳体和/或合金元素或不可避免的杂质的富集而言，优选尽量减少钢中具有1μm或更大直径的硫化物和/或氧化物基夹杂物的分数，并尽量减少偏析尤其是中心线偏析的程度。为了抑制最终钢中复合AlxOy夹杂物的量，优选不采用钙处理，并在炼钢过程中给予足够的时间，以让夹杂物浮出，并使S含量保持在最低、优选为至多0.003％、更优选至多0.002％和最优选至多0.001％。所提出的所述热轧高强度可成形钢片材或带材的制造方法解决了车辆底盘部件等的制造所需的外卷边操作中的过早边缘开裂问题。此外，本专利技术中提出的制造方法解决了在用于形成车辆底盘部件等时以及在使用条件下进行循环负载时，所述热轧高强度可成形钢片材或带材的冲压或剪切的边缘的过早疲劳失效的问题。因此，本专利技术提供了一种热轧高强度钢，除了拉伸伸长率和HEC的优异组合外，由于冲压或剪切以及良好的冲压或剪切边缘疲劳，该钢还提供了良好的抗边缘开裂性能。强度、伸长率和HEC的优异组合源自可延展性和基本上是单相的铁素体显微组织，该显微组织用高密度的含有V和可选的Mo和/或Nb的微细复合碳化物和/或碳氮化物沉淀物进行强化。显微组织的基本上单相的铁素体的性质以及显微组织内的局部硬度差被保持在最小的事实确保了变形过程中的应力局部化，因此抑制了孔隙的成核化和过早的宏观失效。在本专利技术中，如果所有铁素体相组分的体积分数为至少95vol.％，并且优选至少97vol.％，并且渗碳体和珠光体的组合分数为至多5vol.％，或者优选至多3vol.％，则认为显微组织基本上是单相的铁素体。在本专利技术中，这种较小分数的渗碳体和珠光体可容忍，因为它不会对钢的相关性能(HEC、PEF、Rp0.2、RM和A50)产生实质性的不利影响。现在将描述本专利技术的钢片材或带材的具体制造步骤的作用。板坯再加热温度(SRT)：在钢带材热轧机的炉内的板坯再加热或在一体化的铸轧设备内再加热凝固的板坯确保了实际上所有含有V和/或可选的Nb的复合碳化物和碳氮化物沉淀物都被溶解。这将确保奥氏体基体中的固溶体中存在足够的V和/或可选的Nb，以便在热轧后在ROT和/或卷取机上冷却钢片材或带材时进行充分的沉淀硬化。专利技术人发现取决于所使用的微量合金元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有至少570MPa，优选至少780MPa的拉伸强度，且具有拉伸伸长率、SFF和PEF强度的优异组合的热轧高强度钢带材的制造方法，包括以下步骤：·浇铸板坯，然后是将凝固的板坯再加热到1050℃‑1260℃的温度的步骤；·以980℃‑1100℃的精轧机入口温度热轧钢板坯；·在950℃‑1080℃的精轧温度下完成所述热轧；·以50℃/s‑150℃/s的第一冷却速率将热轧钢带材冷却至600℃‑720℃的ROT上的中间温度；·然后通过ο利用由奥氏体向铁素体相变产生的潜热对钢进行0℃/s至+10℃/s的温和加热，或；ο使钢保持恒温，或；ο通过对钢进行温和冷却，使其整体达到‑20℃/s至0℃/s的ROT的第二阶段中的温度变化速率；·达到580℃‑660℃的卷取温度；其中所述钢包含(以wt％计)：·0.015％‑0.15％的C；·至多0.5％的Si；·1.0％‑2.0％的Mn；·至多0.06％的P；·至多0.008％的S；·至多0.1％的Al_sol；·至多0.02％的N；·0.02％‑0.45％的V；·任选以下中的一种或多种：ο至少0.05％和/或至多0.7％的Mo；ο至少0.15％和/或至多1.2％的Cr；ο至少0.01％和/或至多0.1％的Nb；·任选的Ca，其量与用于夹杂物控制的钙处理一致；·余量的Fe和不可避免的杂质；其中，所述钢具有基本上单相的铁素体显微组织，所述铁素体显微组织包含多角形铁素体(PF)与针状/贝氏体铁素体(AF/BF)的混合物，且其中所述铁素体组分之和的总体积分数为至少95％，且所述铁素体组分用包含V和任选的Mo和/或Nb的微细的复合碳化物和/或碳氮化物沉淀物进行强化。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.22 EP 16190061.81.一种具有至少570MPa，优选至少780MPa的拉伸强度，且具有拉伸伸长率、SFF和PEF强度的优异组合的热轧高强度钢带材的制造方法，包括以下步骤：·浇铸板坯，然后是将凝固的板坯再加热到1050℃-1260℃的温度的步骤；·以980℃-1100℃的精轧机入口温度热轧钢板坯；·在950℃-1080℃的精轧温度下完成所述热轧；·以50℃/s-150℃/s的第一冷却速率将热轧钢带材冷却至600℃-720℃的ROT上的中间温度；·然后通过ο利用由奥氏体向铁素体相变产生的潜热对钢进行0℃/s至+10℃/s的温和加热，或；ο使钢保持恒温，或；ο通过对钢进行温和冷却，使其整体达到-20℃/s至0℃/s的ROT的第二阶段中的温度变化速率；·达到580℃-660℃的卷取温度；其中所述钢包含(以wt％计)：·0.015％-0.15％的C；·至多0.5％的Si；·1.0％-2.0％的Mn；·至多0.06％的P；·至多0.008％的S；·至多0.1％的Al_sol；·至多0.02％的N；·0.02％-0.45％的V；·任选以下中的一种或多种：ο至少0.05％和/或至多0.7％的Mo；ο至少0.15％和/或至多1.2％的Cr；ο至少0.01％和/或至多0.1％的Nb；·任选的Ca，其量与用于夹杂物控制的钙处理一致；·余量的Fe和不可避免的杂质；其中，所述钢具有基本上单相的铁素体显微组织，所述铁素体显微组织包含多角形铁素体(PF)与针状/贝氏体铁素体(AF/BF)的混合物，且其中所述铁素体组分之和的总体积分数为至少95％，且所述铁素体组分用包含V和任选的Mo和/或Nb的微细的复合碳化物和/或碳氮化物沉淀物进行强化。2.根据权利要求1所述的方法，其中不采用钙处理，钢中存在的任何Ca是来自炼钢过程的不可避免的杂质，并且钢含有至多0.003％或优选至多0.002％或最优选至多0.001％的S。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中精轧机入口温度为至多1050℃。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，精轧温度为至多1030℃。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中到中间温度的第一冷却速率为至少60℃/s和/或至多100℃/s，优选其中中间温度为至少630℃和/或至多690℃。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中冷却到中间温度之后是：·由于由奥氏体向铁素体相变产生的潜热，有效地进行0℃/s至+5℃/s的温和加热，或；·保持恒温，或；·有效地温和冷却，使其整体达到-15℃/s至0℃/s的ROT的第二阶段中的温度变化速率；达到卷取温度，优选其中卷取温度为至少600℃和/或至多650℃。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中卷取的热轧钢带材被放置以逐渐冷却到环境温度，或者通过将卷材浸入水盆中或通过用水喷淋对卷材进行主动冷却来将其冷却到环境温度。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中对经过表面氧化皮除去处理后的热轧钢带材进行涂覆处理，以确保钢受到锌或锌合金涂层的防腐保护，其中锌合金涂层优选含有铝和/或镁作为其主要合金元素。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述热轧钢带材...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·赖肯伯格，M·P·阿尔恩特斯，P·J·贝利纳，A·P·瓦斯，
申请(专利权)人：塔塔钢铁艾默伊登有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL