一种高强度高扩孔性单一铁素体析出钢板及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高强度高扩孔性单一铁素体析出钢板及其制备方法。钢中含有C：0.05％～0.12％、Si：0.1％～0.7％、Mn：0.8％～2.2％、Ti：0.05％～0.10％、P

A Single Ferrite Precipitated Steel Plate with High Strength and High Porosity and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高扩孔性单一铁素体析出钢板及其制备方法
本专利技术属于钢材制造
，具体涉及一种采用控制轧制和控制冷却方式生产扩孔性能良好的铁素体析出钢的方法。
技术介绍
现代汽车制造业致力于提高汽车的安全性和碰撞性能，减少燃油消耗，从而提高乘用安全性和降低对环境的影响。高强汽车钢的研发应用是实现汽车轻量化的有效手段，符合新一代汽车节能、降耗、环保和安全的发展趋势，是未来材料技术发展的主导方向。但是随着汽车设计要求的日益提高，零件形状更加复杂，对材料的延伸率和扩孔性能要求也随之增加。众所周知，钢铁材料的强韧性是相互矛盾的，因此兼具强度和成形性以及扩孔性能的新型钢铁材料是汽车钢板的重要品种。公开号CN101928881A的专利申请公开了一种抗拉强度为590MPa热轧高扩孔钢板的生产方法。该专利技术钢种的化学成分为：C：0.02％～0.10％、Si：0～1.6％、Mn：0.8％～2.0％、P：<0.035％、S：<0.010％、Al：0.025％～0.060％，N≤0.0060％、Nb0～0.10％、Ti：0～0.04％，Ca:0～0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质。通过在C-Si-Mn成分系统中添加Nb、Ti元素，在热轧后采用分段冷却模式，制得的高扩孔钢抗拉强度在590MPa以上，扩孔率为75％以上。扩孔率性能良好，适宜于制造形状复杂的汽车底盘零部件。但该钢种的强度偏低，并且该专利热轧后采用两段式层流冷却，对各段冷速要求严格，而在实际生产中，热轧带钢带速变化大，无法精确控制各段冷速，钢板实际温度波动大，易导致钢卷通卷性能不均匀，头中尾性能波动大。公开号CN103602895A的专利技术专利公开了一种抗拉强度780MPa级高扩孔钢板的制造方法。该专利技术采用低碳含Si、Mn、Nb、Ti、成分，不含Mo、Cr等元素，通过控制钢质纯净度和采用细晶强化的方法，得到了均匀铁素体单相组织的高扩孔钢，其抗拉强度>780MPa，扩孔率≥50％。单一形态铁素体组织屈服强度、抗拉强度和扩孔率较低。公开号CN102676926A的专利技术专利公开了一种复相钢板及其制造方法，该专利公布了一种贝氏体+马氏体(可能含有少量铁素体)复相钢板的生产方法。该钢种通过采用廉价的合金元素Si、Mn和少量Nb，充分利用现代热轧机组较强的水冷能力和多种水冷模式，严格控制冷却过程中的冷却速度和冷却时间，获得贝氏体+马氏体(可能含有少量铁素体)复相组织，使得钢的屈强比较低、成型性较好。产品厚度为1.8～6mm，屈服强度≥625MPa，抗拉强度≥900MPa，延伸率A80mm≥10％。但是该专利需要成分与工艺的有效配合并需要对冷却速度和温度的精准控制，对实际生产设备要求较高，虽未提及产品相关扩孔性能指标，但根据其组织推断其扩孔性能不高。公开号CN103380217A的专利技术专利公开了一种由复相钢制成的热轧钢板产品及其制造方法，提出了一种抗拉强度≥1100MPa并具有良好延展性能和良好变形能力的复相钢热轧产品的生产方法。其化学成分为C：0.13％～0.20％、Si：0.70％～1.3％、Mn：1.8％～2.5％、P：<0.10％、S：<0.01％、Al：0.01％～0.10％，Cr0.25％～0.70％(可选择Mo；对此Cr、Mo含量总计为0.25％～0.70％)、Ti：0.08％～0.2％，B:0.0005％～0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。其生产工艺为加热温度为1150～1350℃，终轧温度为800～950℃，轧后冷却速度>30℃/s，卷取温度为400～570℃。该铁素体析出钢由体积分数分别为<10％的奥氏体、10％～60％的马氏体、<30％的铁素体和>10％的贝氏体的各项组织构成。该专利未提及产品相关扩孔性能指标，但根据其组织推断其扩孔性能不高。虽然该专利产品抗拉强度较高，并且生产工艺简单，但是其<10％的奥氏体、10％～60％的马氏体、<30％的铁素体和>10％的贝氏体组织构成中含有太多强度不一的相，不利于提高扩孔性能。公开号CN103667948A的专利技术专利公开了一种复相钢及其制备方法，采用C-Si-Mn合金体系中添加少量Cr、Ti元素的化学成分设计，通过相变强化和细晶强化，获得了屈服强度为430～590MPa，抗拉强度达到600～700MPa，延伸率达到20～35％，扩孔率达到80％以上的铁素体析出钢组织。其组织特点为以多边形铁素体为主，弥散分布一定量的贝氏体组织和马氏体。本专利技术的多边形铁素体组织强度较低，而弥散分布的贝氏体组织和马氏体组织会降低其扩孔性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种强度为780MPa级、扩孔性能良好的单一铁素体析出钢热轧板及其生产方法。通过向低碳铁素体钢中添加Cr、Mo元素以及Nb、V、Ti等微合金，并采用大压下率轧制在细化的铁素体基体中产生大量位错，结合高温卷取工艺使得在铁素体基体上析出大量微合金碳化物颗粒，从而获得足够的强度。单一的铁素体组织具有良好的延伸率和扩孔率，这样就能获得一种扩孔性能良好的高强度铁素体析出钢板。该钢种兼具高的强度和良好的成型性，适合制造汽车底盘结构件、加强件、安全件等构件，如保险杠、B柱加强件。具体的技术方案是：一种高强度高扩孔性单一铁素体析出钢板，其化学成分按重量百分比为：C：0.05％～0.12％、Si：0.1％～0.7％、Mn：0.8％～2.2％、Ti：0.05％～0.10％、P<0.020％、S<0.010％、Als：0.015％～0.060％，Ca：0.0015～0.0050％，Mg：0.0015％～0.0050％，N＜0.005％，还含有Cr：0.15％～0.3％、Mo：0.05％～0.3％中的至少一种元素以及Nb：0.02％～0.06％、V：0.05％～0.25％中的至少一种元素，其余为Fe和不可避免的杂质，钢板的组织按体积百分比计全部为单一铁素体，其中准多边形铁素体占55％以上，钢板的抗拉强度达780MPa级以上。本专利技术中化学成分的作用机理如下：碳：确保钢板组织和强度的关键元素。C含量大于0.12％时，一方面会引起焊接性能的恶化，另一方面易于生成珠光体组织，影响扩孔性能。对于本专利技术的抗拉强度780MPa强度级别铁素体析出钢板而言，碳含量控制在0.05％～0.12％是合适的。硅：是一种廉价的合金元素，它作为铁素体形成元素，溶入铁素体中起到固溶强化作用，并改善超高碳钢的超塑性。但硅含量过高，会导致轧后钢板表面出现红色氧化铁皮，恶化表面质量。损害钢种的焊接性能和涂覆性能，因此本专利技术中将硅含量控制在0.1％～0.7％。锰：该元素能稳定奥氏体组织，其能力仅次于元素镍，是廉价的稳定奥氏体与强化合金元素。它的存在可以使钢的C曲线向右推移，强烈增加淬透性，易于在较低冷速下生成准多边形铁素体。但锰具有较高的偏析倾向，所以其含量不能太高，考虑到钢种的强度级别，综合考虑其含量应控制在0.8％～2.2％，高于上限时钢中易形成脆性相，恶化性能。铬：是碳化物形成元素，可推迟珠光体转变。铬含量过高，会使材料的加工、成型性变差。含铬量的选择原则是促进准多边形铁素体的形成，并避免过多马氏体组织的形成对延伸率和扩孔性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高扩孔性单一铁素体析出钢板，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比为：C：0.05％～0.12％、Si：0.1％～0.7％、Mn：0.8％～2.2％、Ti：0.05％～0.10％、P<0.020％、S<0.010％、Als：0.015％～0.060％，Ca：0.0015％～0.0050％，Mg：0.0015％～0.0050％，N＜0.005％，还含有Cr：0.15％～0.3％、Mo：0.05％～0.3％中的至少一种元素以及Nb：0.02％～0.06％、V：0.05％～0.25％中的至少一种元素，其余为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强度高扩孔性单一铁素体析出钢板，其特征在于，钢中化学成分按质量百分比为：C：0.05％～0.12％、Si：0.1％～0.7％、Mn：0.8％～2.2％、Ti：0.05％～0.10％、P<0.020％、S<0.010％、Als：0.015％～0.060％，Ca：0.0015％～0.0050％，Mg：0.0015％～0.0050％，N＜0.005％，还含有Cr：0.15％～0.3％、Mo：0.05％～0.3％中的至少一种元素以及Nb：0.02％～0.06％、V：0.05％～0.25％中的至少一种元素，其余为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种高强度高扩孔性单一铁素体析出钢板，其特征在于，钢板的抗拉强度≥780MP...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，时晓光，董毅，韩斌，孙成钱，刘仁东，郝志强，丁燕勇，孟凡志，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21