本发明专利技术公开了一种氮钒钛铌稀土微合金化高强深冲冷轧钢板及其生产方法，本发明专利技术充分利用微合金化元素与钢中残余的间隙原子碳和氮及添加的微量氮原子结合生成不同种类的碳氮化物，将钢中游离间隙原子碳和氮的固溶度降至最低，并保证极少量的固溶稀土元素，促进{111}//ND织构形成，大幅度提高冷轧钢板的r值和n值；在温度、变形量、冷却速率等因素作用下，控制不同种类碳氮化物析出物的尺寸大小与分布，较粗大微米级析出物有利于{111}//ND织构形成，而弥散而均匀分布的纳米级碳氮化钒、碳氮化钛、碳氮化铌及碳氮化稀土，阻碍位错运动，提高钢的强度；在保证晶粒适当粗化的条件下，促进饼状晶粒形成，实现了深冲性能大幅度提升。升。
【技术实现步骤摘要】
一种氮钒钛铌稀土微合金化高强深冲冷轧钢板及其生产方法
[0001]本专利技术涉及一种氮钒钛铌稀土微合金化深冲冷轧钢板及其生产方法，尤其涉及一种氮钒钛铌稀土微合金化处理高强深冲钢板及其生产方法，属于冷轧钢板制备
技术介绍
[0002]冲压用冷轧薄钢板广泛用于车辆、船舶、家用电器、工程建筑等行业，尤其在汽车工业中，车身用冷轧薄钢板约占汽车用钢的50％以上。冷轧冲压钢板已经历了三代技术，第一代沸腾钢如08F钢；第二代铝镇静钢如08Al钢；目前批量生产和使用的IF钢，属于第三代技术产品，主要采用BOF吹炼+LF炉外精炼+RH真空处理+连铸+热轧+酸洗冷轧+退火+平整等工艺路线，其主要特点是：钢中的碳、氮含量较低(碳：0.001％～0.004％，氮含量：≤0.0040％)；加入Ti、Nb元素减少钢中固溶C、N元素的含量，保证铁素体中无间隙原子C、N，获得无间隙原子钢，即IF钢。确保该钢具有优良的深冲性能，可冲压成各种形状复杂的冷冲压成形件。IF钢已经成为当今冲压冷轧钢板的主流技术产品，并向着在不断提升冲压性能的同时钢板的强度级别不断升高的方向发展。适应减量化、低排放生产，轻量化应用的“碳达峰、碳中和”时代需求。
[0003]描述冲压用钢冷成形的主要特征参数有：加工硬化指数，n值；宽度方向与厚度方向应变比，r值；面内各向异性指数差Δr值，塑性指标包括：A(断面收缩率)和Agt(总延伸率)等，其中最重要的是n与r值。高的n值、r值能保证良好的拉胀变形能力及深冲性能；低的Δr值(尤其当Δr＝0)能减轻冲压件的“制耳”现象；非时效性，即不具备时效硬化特性，确保钢板便于运输和贮存。
[0004]n值主要与钢的成分及组织有关，目前尚无公认准确的研究结果,但一般认为提高钢的纯净度，即减少碳及合金元素含量以及增大铁素体晶粒尺寸均有利于提高n值；r与Δr值主要取决于晶粒的晶体学位向(即织构)，而织构与钢的成分及加工历程密切相关。钢中的织构：当钢中铁素体内形成{111}〈110〉织构，特别是{111}〈110〉+{111}〈112〉混合织构时，其r值较大且Δr趋近于零。冲压用钢要求其织构指数{111}/{100}之比要高，则r值越大。化学成分：钢中固溶的C、N不利于{111}织构的形成，急剧降低r值。C、N含量高，特别是钢中的固溶N还将明显增大冲压用钢的时效硬化倾向。在冲压用钢中添加Ti、Nb元素，使其与C、N结合生成Ti或Nb的碳氮化物，将钢中固溶的C、N间隙原子从铁素体中清除出来，获得较纯净的铁素体，有利于{111}织构的形成，而增大r值；保证了冲压用钢的非时效性。P易在晶界或亚晶界处产生偏析现象，对{111}织构的形成与发展不利，将降低r值。但P是有效的铁素体强化元素，通常可采用加P来提高冲压用钢的强度级别。铁素体晶粒尺寸：增大铁素体晶粒尺寸，特别是{111}面上的铁素体尺寸，可提高r值、降低Δr值。但过大的晶粒会有损它的其它力学性能。第二相粒子：IF钢第二相粒子多为AlN、TiN、TiS、TiC、Nb(C、N)及Ti4S2C2等，其大小和分布对再结晶和织构的发展有重要的影响。具有粗大析出物的IF钢不仅具有强烈的{111}织构和很高的r值，且还表现出较高的晶界移动特性。晶粒大小：IF钢退火组织为等轴铁素体,随其晶粒尺寸增大,r、n值提高。但过于粗大的晶粒会造成冲压件表面质量
变差,并损害产品的强度和低温韧性；铁素体晶粒尺寸应不高于ASTM的7级。工艺因素：成分是决定IF钢优良成形性能的关键因素，但与成分匹配的生产工艺是实现织构与微观结构重要措施与手段。热轧工艺采取低温加热、快速大压下率轧制并严格控制终轧温度和卷取温度。低温加热能使得热轧钢板内的碳化物和硫化物等第二相粒子粗化析出，这将导致高的r值和良好的塑性。采用大压下量快速热轧，可使碳、氮化合物加速析出，从而改善冷轧及退火冲压用钢的r值与塑性。冷轧工艺一般采取大压下率，这将使得r值增大，一般推荐冷轧压下率为70％～80％，具体大小由最终产品的钢板厚度而定。退火工艺要求加热温度较高、时间适当延长，此时{111}织构晶粒将吞并其它非{111}织构晶粒而长大，r值理当增大。
[0005]为了满足高强超级深冲钢的要求，适量使用的A1、Ti、Nb、Cr、V等能提高钢的冷成形性的元素，而减少钢中C、N、Mn、P、Si降低冷成形性的元素含量，可以提高冷轧钢板的深冲性能，但随着钢板强度级别升高，需使用微合金化元素，致使其深冲性能欠佳；尤其是当变形不均匀时往往伴随有开裂现象，这与钢中固溶的C、N原子在铁素体中对位错的钉扎及脱钉造成的屈服平台有关，同时与晶粒大小、织构及工艺因素等有关。
[0006]随着世界汽车工业朝着减重、节能、防腐、降噪的方向发展,其中以减重和节能为目标的高强度板、以防腐为目标的各种新型镀锌板、以降噪为目标的减振复合板、以使轿车外观更为漂亮的镜面板等都是研制的热点,特别是一些具有综合性能的汽车板如超深冲高强板、超低碳高强度BH板等的开发更为引人瞩目。
[0007]目前，深冲冷轧钢板可分为两类：
[0008]一类为以IF钢为代表的深冲钢，形成了深冲钢的第三代技术产品，为强度较低、冲压成型性能较好的“软钢”，广泛应用于家电、彩涂等行业。其主要技术特点是：(1)采用超低碳和高洁净度成分设计技术方案。硅、锰等及其他固溶合金元素含量较少；间隙元素C、N含量极低，一般C含量小于0.0020％，氮含量小于0.0040％，且加入适量的Ti、Nb等元素，固定间隙原子C和N；钢中其他杂质元素如氧、硫、磷及氢等含量极低；(2)热轧采用低加热和开轧温度及较高的卷取温度，以及冷轧采用大压下量轧制，促进热轧和冷轧变形织构{111}//ND形成；(3)该钢有良好而稳定的成形性和非时效性,可降低冲制废品率,能提高构件的几何精度,降低对模具和冲压工艺参数的敏感性,提高生产率。该类钢存在明显不足：(1)但该类钢属于洁净钢，制备工艺复杂且技术难度大，成本较高，合金元素含量极少，该钢强度不高，难以满足高强度部件或装备的需求；(2)因IF钢的晶界上没有固溶的碳和氮,晶界强度低,极易发生断裂,尤其是含P、Si较高的高强度IF钢,在二次加工后脆性强烈增加。加入少量B,可使其在晶界处快速偏析而起强化作用,还可抑制磷在晶界处的偏析；此外还可通过控制退火和轧制工艺来改善冷加工脆性,但B极易活泼，在冶金中的演变规律不宜控制；(3)IF钢中的Ti、Nb具有清洁晶界(降低晶界上固溶C、N含量)的作用,使其晶界与镀层(如镀锌层)之间的反应极为活跃,从而减弱了镀层附着性。(4)该类深冲钢的r值一般在2.0
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2.6之间，n值在0.20
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0.30之间，延伸率在50
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60％之间，屈服强度Rel一般小于200MPa，限制了其应用范围。
[0009]另一类高强深冲冷轧钢板，包括双相钢(Dual Phase Steel，简称DP钢)、烘烤硬化钢(Backing Hardening Steel，简称BH钢)和相变诱发塑性钢(Transformation Induc本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氮钒钛铌稀土微合金化处理高强深冲钢板，其特征在于：所述高强深冲钢板，按重量百分比计，化学成分组成如下：C 0.001wt％
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0.0020wt％，Si 0.03wt％
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0.07wt％，Mn 0.10wt％
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0.35wt％，N 0.007wt％
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0.011wt％，Als 0.02wt％
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0.06wt％，∑Re0.0015 wt％
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0.0040wt％，V0.015wt％
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0.040wt％，Nb0.012wt％
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0.025wt％，Ti0.035wt％
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0.065wt％，P 0.025wt％
‑
0.055wt％，S≤0.0008wt％，其余为铁和不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的一种氮钒钛铌稀土微合金化处理高强深冲钢板，其特征在于：所述∑Re选自镧、铈、钕、铕、钆、钬中的一种或几种组合。3.根据权利要求1所述的一种氮钒钛铌稀土微合金化处理高强深冲钢板，其特征在于：所述高强深冲钢板为{111}//ND织构，屈强比Rel/Rm值小于0.65；塑性应变比r值大于3.0，加工硬化指数n大于0.45，延伸率大于65％，屈服强度Rel值≥500MPa，抗拉强度Rm值≥800MPa。4.根据权利要求1
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3任意一项所述的一种氮钒钛铌稀土微合金化处理高强深冲钢板的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：高炉铁水经炉外脱硫处理后，在转炉内进行吹炼，转炉终点钢水满足要求时出钢，钢水经RH真空进行脱碳和脱氢处理，在LF工位进行深脱硫及去除夹杂处理，钢水达到目标钢水成份后，将钢水出站转运至连铸浇铸成板坯，板坯经热轧、酸洗冷轧、退火、平整，得高强深冲钢板。5.根据权利要求4所述的一种氮钒钛铌稀土微合金化处理高强深冲钢板的生产方法，其特征在于：采用KR法或喷吹法将高炉铁水进行炉外脱硫处理，使高炉铁水硫脱至0.0010％，以下，并扒去脱硫渣；所述KR法中，所用的脱硫剂A，按质量百分比计，组成如下：CaC230
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50％，CaO 40
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60％，Mg粉10
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20％，所述脱硫剂A的加入量为每吨铁加入脱硫剂A 1.0
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6.0Kg；所述喷吹法，采用氮气为输送介质，所用的脱硫剂B为金属镁粉和/或金属钙粉，当所用脱硫剂B为金属镁粉和金属钙粉时，按质量百为比计，金属镁粉10
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80％，金属钙粉20
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90％。6.根据权利要求4所述的一种氮钒钛铌稀土微合金化处理高强深冲钢板的生产方法，其特征在于：依据入炉铁水成分与温度及转炉终点钢水成分与温度，确定入炉铁水与废钢比例与数量以及吹炼过程加入的造渣剂种类与数量，氧枪位按高
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低
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高
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低制度进行供氧吹炼，所述转炉终点钢水中[P]的质量分数为0.015wt％
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0.035wt％，[C]的质量分数为0.040wt％
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0.070wt％，[O]的质量分数为0.040
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0.080％；出钢温度为1580
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1640℃。7.根据权利要求4所述的一种氮钒钛铌稀土微合金化处理高强深冲钢板的生产方法，其特征在于：所述RH真空处理时，RH真空度控制在40KPa以内，向钢液中吹氧脱碳，确保RH出站钢水中[C]的质量分数≤0.0010％，[O]的质量分数≤0.0010％，加入金属铝，确保RH出站钢水中酸溶铝的质量分数为0.020％
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0.060％。8.根据权利要求4所述的一种氮钒钛铌稀土...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴光亮，吴昊天，肖业明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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