用薄板坯轧制Rm≥1500MPa高韧性热冲压钢及生产方法技术

用薄板坯轧制Rm≥1500MPa高韧性热冲压钢,其组分及wt%为：C:0.23～0.27%，Si：0.11～0.30%，Mn：4.4～5.3%，P≤0.005%，S≤0.005%，Als：2.4～3.2%，N：0.002～0.008%，V：0.10～0.25%，Ti：0.018～0.030%或Nb：0.015～0.030%或两种以任意比例的混合；生产方法：常规冶炼并精炼；连铸成坯；入均热炉前的除鳞处理；加热并均热；轧制之前的高压水除鳞；轧制；冷却；卷取；热冲压加热处理；冲压成形。本发明专利技术既能保证抗拉强度不低于1500MPa，屈服强度不低于930MPa，热冲压成形后无回弹，零件尺寸精度高的前提下，还使其延伸率达到10%以上，满足了汽车轻量化对超高强度下对延伸率的要求。车轻量化对超高强度下对延伸率的要求。车轻量化对超高强度下对延伸率的要求。

【技术实现步骤摘要】
用薄板坯轧制Rm
≥
1500MPa高韧性热冲压钢及生产方法


[0001]本专利技术涉及一种汽车零部件用钢及其生产方法，具体地属于用薄板坯轧制Rm≥1500MPa高韧性热冲压钢及生产方法，且适用于生产的产品厚度0.5至2mm。

技术介绍

[0002]车身轻量化是汽车节能减排的重要途径；作为车身制造的主要原料，汽车用钢的强度与塑性提升，对于汽车轻量化水平和被动安全性能的提高具有重要应用价值。目前，已开发的第三代超高强钢同时具有超高材料强度和高韧性，但其零部件在冲压加工成形却面临成形压力大、成型工艺复杂、模具磨损严重、部件回弹等难题。
[0003]热冲压成形技术利用金属材料高温状态良好成形性，有效降低加工变形抗力，提升零件尺寸精度及模具寿命，受到国内外车企的高度青睐。然而，传统热成形钢的设计主要从钢的淬透性出发，以保证零件在模内成形冷却过程中淬火形成全马氏体组织，达到1500MPa以上的零件强度。全马氏体组织的热成形零件虽然可以获得很高的强度，但其塑性较差。目前，国内外现有抗拉强度1500MPa级热成形钢的断后延伸率低于10%，无法有效吸收汽车碰撞能量，逐渐成为了制约传统热成形钢在车身应用比例的瓶颈。提高热成形钢及其制件的韧性及强塑积，同步实现超高强度高韧性，是当今汽车用热成形钢研究的重要方向。
[0004]除此之外，原料成本是热成形钢可否批量应用的关键问题。传统热成形钢的生产工艺流程为：脱硫铁水
→
转炉冶炼
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炉外精炼
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连铸
>→
板坯加热
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热连轧
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酸洗+冷连轧
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连续退火
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（预涂层）
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精整包装
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落料
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加热
→
模具冲压淬火；其存在生产工艺流程较长，成本较高的不足。近年来，中薄板坯连铸连轧工艺逐步发展成熟，产品质量得到大幅提升；传统冷轧热成形钢可采用短流程的连铸连轧工艺替代，直接轧制超高强度钢板，从而大幅降低了原料钢板的生产成本。如中国专利公开号为CN 105441786A的文献，率先采用连铸连轧短流程开发了一种抗拉强度1500MPa级热冲压成形用薄钢板及其生产方法，其组分百分含量为：C：0.20～0.25%，Si：0.25～0.40%，Mn：1.00～1.30%，P：≤0.025%，S：≤0.01%，Als：0.015～0.035%，N：≤0.005%，B：≤0.005%，Nb：0.020～0.060%，Ti：0.01～0.04%，其余为铁和不可避免的微量元素。其冶炼后浇铸成薄板坯后，进行除鳞、加热、热轧制，控制开轧温度不低于1200℃，终轧温度在870～920℃，并控制卷取温度在680～730℃。其热成形后的抗拉强度≥1500MPa，延伸率7.2～7.8%；全马氏体组织形态限制了其延伸性的进一步提升。
[0005]中国专利公开号为CN 106086685A的专利专利技术了一种用薄板坯直接轧制的抗拉强度≥1500MPa热成形钢，其化学成分质量百分比：C: 0.21～0.25%，Si：0.26～0.30%，Mn：1.0～1.3%，P≤0.01%，S≤0.005%，Als：0.015～0.060%，Cr：0.25～0.30%，Ti：0.026～0.030%或Nb：0.026～0.030%或V：0.026～0.030%或其中两种以上以任意比例的混合，B：0.003～0.004%，N≤0.005%，余为Fe及不可避免的杂质；冶炼后浇铸铸坯厚度在52～55mm，进行除鳞、加热、轧制，控制终轧温度850～890℃；冷却后进行卷取，控制卷取温度为655～675℃。其热成形后所得零件同样是全马氏体组织，抗拉强度≥1500MPa，延伸率仅有6.4～7.5%，韧性较差。
[0006]上述两文献的材料抗拉强度可达1500MPa及以上，但其延伸率不超过8%，均远低于10%，因而不能满足汽车轻量化对1500MPa级高韧性超高强度用材的需求。这是因为传统热成形钢主要从提高钢的淬透性的设计，经热冲压转变成全马氏体组织的零部件，韧性较低；其在碰撞过程中吸能效果较差，且容易开裂失效，一般通过增加材料厚度、局部回火或激光拼焊高韧性材料的方式补偿提升其碰撞安全性。高韧性超高强度钢同时兼具超高强度、高塑性，直接在传统热成形零件基础上进一步减薄零件厚度，降低生产成本、减轻车身重量，可车身保险杠、纵梁、A/B柱等安全部件的加工制造。

技术实现思路

[0007]本专利技术在于克服现有技术存在的不足，提供一种既能保证抗拉强度不低于1510MPa，屈服强度不低于910MPa，热冲压成形后无回弹，零件尺寸精度高的前提下，还能使其延伸率达到10.5%以上的抗拉强度1500MPa级高韧性热冲压钢及生产方法。
[0008]实现上述目的的措施：用薄板坯轧制Rm≥1500MPa高韧性热冲压钢，其组分及重量百分比含量为： C: 0.23～0.27%，Si：0.11～0.30%，Mn：4.4～5.3%，P≤0.005%，S≤0.005%，Als：2.4～3.2%，N：0.002～0.008%，V：0.10～0.25%，Ti：0.018～0.030%或Nb：0.015～0.030%或两种以任意比例的混合，余为Fe及不可避免的杂质；淬火后的金相组织为马氏体、铁素体及体积比不低于3%的奥氏体；抗拉强度≥1500MPa，屈服强度≥930MPa，断后延伸率A
50mm
≥10%优选地：所述Mn的重量百分比含量在4.6～5.1%。
[0009]优选地：所述Als的重量百分比含量在2.6～3.0%。
[0010]生产用薄板坯轧制Rm≥1500MPa高韧性热冲压钢的方法，其步骤：1）常规冶炼并精炼；2）连铸成坯，在浇注中控制中包钢水过热度在15～30℃；控制铸坯厚度在45～60mm，拉坯速度在4.2～8.0m/min；3）进行铸坯入均热炉前的除鳞处理，并控制除鳞水的压力在300～400 bar；4）对铸坯进行加热并均热：控制铸坯入炉温度在871～1000℃，铸坯出炉温度在1196～1254℃；5）进行轧制之前的高压水除鳞，并控制除鳞水压力在280～420bar；6）进行轧制，并控制第一道次压下率在50～68%，第二道次压下率在48～60%，末道次压下率在8～15%；控制轧制速度在8～15 m/s；并在第一道次及第二道次之间进行中压水除鳞，除鳞水压力为200～280bar；控制终轧温度在856～892℃；7）进行冷却，冷却方式为层流冷却、或水幕冷却、或加密冷却的方式冷却到卷取温度；8）进行卷取，并控制卷取温度在549～602℃；9）在开卷落料后进行热冲压加热处理，并控制加热温度在930～960℃，在此温度下保温3～8min；10）进行冲压成形：在模具内保压10～25 s后进行淬火，在淬火速度为30～75℃/s下冷却至200℃以下，后自然冷却至室温。
[0011]优选地：所述铸坯出炉温度在1201～1249℃。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用薄板坯轧制Rm≥1500MPa高韧性热冲压钢，其组分及重量百分比含量为： C: 0.23～0.27%，Si：0.11～0.30%，Mn：4.4～5.3%，P≤0.005%，S≤0.005%，Als：2.4～3.2%，N：0.002～0.008%，V：0.10～0.25%，Ti：0.018～0.030%或Nb：0.015～0.030%或两种以任意比例的混合，余为Fe及不可避免的杂质；淬火后的金相组织为马氏体、铁素体及体积比不低于3%的奥氏体；抗拉强度≥1500MPa，屈服强度≥930MPa，断后延伸率A
50mm
≥10%。2.如权利要求1所述的用薄板坯轧制Rm≥1500MPa高韧性热冲压钢，其特征在于：所述Mn的重量百分比含量在4.6～5.1%。3.如权利要求1所述的用薄板坯轧制Rm≥1500MPa高韧性热冲压钢，其特征在于：所述Als的重量百分比含量在2.6～3.0%。4.生产如权利要求1所述的用薄板坯轧制Rm≥1500MPa高韧性热冲压钢的方法，其步骤：1）常规冶炼并精炼；2）连铸成坯，在浇注中控制中包钢水过热度在15～30℃；控制铸坯厚度在45～60mm，拉坯速度在4.2～8.0m/min；3）进行铸坯入均热炉前的除鳞处理，并控制除鳞水的压力在300～400 bar；4）对铸坯进行加热并均热：控制铸坯入炉温度在871～1000℃，铸坯出炉温度在1196～1254℃；5）进行轧制之前的高压水除鳞，并控制除鳞水压力在280～420b...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛锐，杨睿，刘静，张施琦，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：