590MPa级液压胀形用热轧钢板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种590MPa级液压胀形用热轧钢板及其制备方法，属于钢铁材料工程技术领域。本发明专利技术590MPa级液压胀形用热轧钢板，其化学成分按重量百分比组成为：C0.02‑0.04％，Si≤0.05％，Mn1.05‑1.15％，Nb0.040‑0.050％，Ti0.050‑0.060％，Cr0.30‑0.60％，P≤0.02％，S≤0.003％，N≤0.0040％，Als0.010‑0.050％，Ca0.0010‑0.0050％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术采用微/低C‑Nb‑Ti‑Cr微合金化的成分体系，通过控轧控冷工艺技术，获得超细晶针状铁素体和纳米析出相的显微组织。本发明专利技术的钢板力学性能满足：屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥590MPa，延伸率≥25％，n值≥0.12，180°冷弯试验d＝a合格，晶粒度≥12级，可有效解决现有高强钢成形性能较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
590MPa级液压胀形用热轧钢板及其制备方法
本专利技术属于钢铁材料工程
，具体涉及一种590MPa级液压胀形用热轧钢板及其制备方法。
技术介绍
液压胀形工艺不但能成形复杂零件，还能够提高零件质量，减少成形工序，降低加工成本，因此在汽车、航天航空等领域得到广泛应用。常规热轧钢板采用常规转炉冶炼工艺包括铁水脱硫、转炉冶炼复合吹炼、脱氧、合金化、炉后小平台补喂Al线、LF精炼加热、RH真空处理、连铸后得到板坯，然后板坯再次加热、高压水除鳞、粗轧、热卷箱卷取、精轧、层流冷却、卷取、包装入库的步骤。虽然液压胀形生产工艺开始得到推广和应用，国内也发布了液压成形用钢标准《汽车用高强度热连轧钢板及钢带第7部分：液压成形用钢》(GBT20887.7-2017)，但是强度最高仅为440MPa级，已不能满足汽车轻量化的发展趋势。2018年2月2日专利CN107653419A公开了一种Nb-Ti微合金化590MPa级钢板及其制备方法，按重量百分比组成为：C0.06％-0.09％，Si≤0.15％，Mn1.45-1.60％，Nb0.030-0.040％，P≤0.02％，S≤0.003％，Als0.015-0.050％，Ti0.020-0.035％。该钢虽然通过Nb和Ti与C相结合形成NbC、TiC和(Nb、Ti)C等第二相析出物，但C并不能完全被消耗，仍然会存在一定量的珠光体组织。2016年11月16日专利CN106119699A公开了一种590MPa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：C0.02-0.06％，Mn1.0-2.0％，P≤0.015％，S≤0.005％，O≤0.003％，Al0.02-0.08％，N≤0.006％，Ti0.05-0.15％，Mo0.1-0.3％。该钢所获得的组织为铁素体和纳米析出相，但在实际生产过程中，Ti含量超过0.1％、N含量超过50ppm时，极易产生微米级液析氮化钛夹杂物，将会严重影响材料的成形性能和疲劳性能。2014年1月22日专利CN103526116A公开了一种抗拉强度590MPa级具有高扩孔性能的铁素体贝氏体钢及其生产方法，该钢化学成分重量百分比为：C0.05-0.10％，Si0.10-0.50％，Mn0.80-1.50％，P0.03-0.06％，S≤0.008％，Cr0.20-0.60％，Nb0.03-0.06％，Al0.01-0.06％，该钢所获得的组织为铁素体加贝氏体，在此成分体系下贝氏体窗口工艺狭窄，热轧工艺复杂难以稳定控制。目前，用于液压胀形工艺生产的高强钢仍为常规的高强钢，其成形性能并不能完全满足液压胀形生产工艺。因此，针对液压胀形用高强钢的要求特点，有必要研制具有高强度、高延伸率、高n值和高疲劳性能的钢材。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有高强钢成形性能较差的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：590MPa级液压胀形用热轧钢板，其化学成分按重量百分比组成为：C0.02-0.04％，Si≤0.05％，Mn1.05-1.15％，Nb0.040-0.050％，Ti0.050-0.060％，Cr0.30-0.60％，P≤0.02％，S≤0.003％，N≤0.0040％，Als0.010-0.050％，Ca0.0010-0.0050％，其余为Fe及不可避免的杂质。上述590MPa级液压胀形用热轧钢板的显微组织由准多边形铁素体、针状铁素体和微量的珠光体组成。上述590MPa级液压胀形用热轧钢板的屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥590MPa，延伸率≥22％，n值≥0.12，180°冷弯试验d＝a合格，晶粒度≥12级。上述590MPa级液压胀形用热轧钢板的制备方法，包括如下步骤：a.制备板坯：采用常规转炉冶炼方法制备板坯，控制板坯成分为C0.02-0.04％，Si≤0.05％，Mn1.05-1.15％，Nb0.040-0.050％，Ti0.050-0.060％，Cr0.30-0.60％，P≤0.02％，S≤0.003％，N≤0.0040％，Als0.010-0.050％，Ca0.0010-0.0050％，其余为Fe及不可避免的杂质；b.粗轧：将加热的板坯进行5-7道次粗轧得到中间坯，控制前2道次每道次变形量≥18％，剩余道次每道次变形量≥20％；c.精轧：开轧温度为1020-1080℃，终轧温度为850-900℃，精轧后钢板厚度为2-6mm；d.层流冷却：将步骤c得到的钢板采用前段超快冷却至600-640℃，冷却速度＞60℃/s。上述步骤a中，钢坯厚度为200-250mm，长度为9-10m。上述步骤b中，将钢坯加热至1180-1220℃，加热时间180-300min，均热段时间≥40min。上述步骤b中，中间坯厚度为35-45mm。上述步骤c中，进行6-7道次精轧。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用微/低C-Nb-Ti-Cr微合金化的成分体系，微/低C可避免形成大量的珠光体和渗碳体，可提高材料的韧塑性。Nb在高温时析出的特点可有效控制奥氏体晶粒度的大小，且Nb的析出物对晶界有强烈的钉扎作用，可以有效细化晶粒。加入较高含量的Ti可以保证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，起到弥散析出强化效果。此外，本专利技术钢种成分将N含量控制在较低的范围内，有效避免了在炼钢产生大量微米级液析TiN颗粒；添加Ca有效改善了钢中硫化物非金属夹杂物的形貌，进而提高材料的疲劳性能；同时在钢中添加一定量的Cr元素，提高了钢的淬透性，Cr作为铁素体形成元素，可缩小γ区，可促进铁素体的形成。本专利技术钢板的制备方法通过控制粗轧次数和单道次变形量细化奥氏体晶粒度，同时控制粗轧后中间坯的厚度来减小对精轧变形量产生的不良影响。精轧通过非再结晶区轧制促进奥氏体扁平化，通过形变诱导析出能形成弥散细小的Ti(C、N)、Nb(C、N)、(Nb、Ti)(C、N)析出相，该析出相能够有效钉轧奥氏体晶界，促进奥氏体晶粒细化，并能为后续铁素体相变提供形核核心，促进成品铁素体组织细化；同时通过控制精轧的开轧和终轧温度抑止混晶组织的产生。本专利技术所述钢种成品厚度为2-6mm时，由于钢种设计时采用微/低C-Nb-Ti-Cr微合金化的成分体系，其中微/低的C含量基本上与Ti和Nb结合而形成纳米析出相，故采用前段超快冷的冷却方式能够提供足够大的冷却强度，采用＞60℃/s的冷区速率可以使钢板沿厚度方向充分冷却，在较大的过冷度下相变形成细小的铁素体晶粒，提高成品钢的强度和韧性，且不必担心由于冷却速率过大而产生马氏体。同时，本专利技术设定终冷温度为600-640℃，可以为Ti的析出提供较大的驱动力，有利于Ti(C、N)和(Nb、Ti)(C、N)析出。本专利技术采用微/低C-Nb-Ti-Cr微合金化的成分体系，通过控轧控冷工艺技术，获得超细晶针状铁素体和纳米析出相的显微组织。本专利技术的钢板力学性能满足：屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥590MPa，延伸率≥25％，n值≥0.12，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.590MPa级液压胀形用热轧钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C0.02-0.04％，Si≤0.05％，Mn 1.05-1.15％，Nb 0.040-0.050％，Ti 0.050-0.060％，Cr 0.30-0.60％，P≤0.02％，S≤0.003％，N≤0.0040％，Als 0.010-0.050％，Ca 0.0010-0.0050％，其余为Fe及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.590MPa级液压胀形用热轧钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C0.02-0.04％，Si≤0.05％，Mn1.05-1.15％，Nb0.040-0.050％，Ti0.050-0.060％，Cr0.30-0.60％，P≤0.02％，S≤0.003％，N≤0.0040％，Als0.010-0.050％，Ca0.0010-0.0050％，其余为Fe及不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的590MPa级液压胀形用热轧钢板，其特征在于：钢板的显微组织由准多边形铁素体、针状铁素体和微量的珠光体组成。


3.根据权利要求1所述的590MPa级液压胀形用热轧钢板，其特征在于：屈服强度≥500MPa，抗拉强度≥590MPa，延伸率≥22％，n值≥0.12，180°冷弯试验d＝a合格，晶粒度≥12级。


4.590MPa级液压胀形用热轧钢板的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.制备钢坯：采用常规转炉冶炼方法制备钢坯，控制钢坯成分为C0.02-0.04％，Si≤0.05％，Mn1.05-1.15％，Nb0.040-0.050％，Ti0.050-0.060％，Cr0.30-0.60％，P≤0.02％，S≤0....

【专利技术属性】
技术研发人员：汪创伟，李正荣，崔凯禹，曾瀚，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51