一种热轧低合金高强度钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种热轧低合金高强度钢板，其微观组织包括贝氏体，且其化学元素质量百分含量为：C：0.05～0.075%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.85～1.95%，Al：0.015～0.035%，Nb：0.04～0.05%，Ti：0.010～0.020%，B：0.0006～0.0018%，N：≤0.006%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。相应地，本发明专利技术还公开了该热轧低合金高强度钢板的制造方法，其包括步骤：冶炼、铸造、加热、轧制和轧后分段冷却，其中轧后分段冷却步骤采取水冷→空冷→水冷→空冷的分段冷却方式。该热轧低合金高强度钢板具有较高的强度，较好的塑性和冷弯性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种热轧合金钢板及其制造方法。
技术介绍
随着社会对于汽车制造领域和工程机械行业减重节能及安全性能需求的日益增长，高强度钢在这些领域内得到了极大的发展。虽然低合金高强度钢的碳含量较低，加入的合金元素有限，但是这类钢具有良好的疲劳强度、良好的抗冲击性能、较高的强度、较好的冷成型性及优良的易焊接性能，适于制造机械钢结构和汽车的内部结构件及加强件。现有技术在生产热轧低合金高强度钢板时，通常添加较多的Cu、N1、Cr和Mo等贵重合金元素及Nb、Ti和V等微合金元素，以细晶强化或析出强化的强化机制为主，其生产成本较高。公开号为US20120247606A1，公开日为2012年10月4日，名称为“一种控温轧制无加速冷却的低钥低合金高强度的钢板”的美国专利文献，其公开了一种低钥低合金含量的钢板，该钢板的基本组成(以质量百分含量被％计)为:C:0.05 0.07，Mn:1.5 1.7，Ti ；0.01 0.025 ；A1:0.02 0.04 ；Nb:0.075 0.1，P:彡 0.01，S:彡 0.003, Mo:0.1 0.2,其余为Fe和不可避免的杂质。在该专利文献公开的钢板中添加了 Mo和Nb两种较为贵重的合金元素。公开号为US20120247605A1，公开日为2012年10月4日，名称为“一种控温轧制无加速冷却的无钥低合金高强度钢板”的美国专利文献，其公开了一种不含钥元素的低合金高强度钢种。该钢种的质量百分含量(wt.%)为:C:0.05 0.09% ；Mn:l.70 1.95% ；Ti:0.01 0.02% ；A1:0.02-0.055% ；Nb:0.075 0.1% ；P 0.015% ；S 0.003% ；V:0.01 0.03% ；Mo 0.003% ;其余为Fe和不可避免的其他杂质。本专利文献虽然未添加Mo元素，但是在加入Nb元素的情况下，又添加了 V元素。公开号为US20100212785A1，公开日为2010年8月26日，名称为“一种具有优异的高压氢环境脆化性的低合金高强度钢及其制造方法”的美国专利文献，其涉及一种高强度低合金钢种，该钢种的化学元素的质量百分含量为:c:0.10 0.20%,S1:0.10 0.40%,Mn:0.50 1.20%,Cr:0.20 0.80%,Cu:0.10 0.50%,Mo:0.10 1.00%,V:0.01 0.10%, B:0.0005 0.005%, N:彡0.01%，余量由Fe和不可避免的杂质组成。在本篇专利文献中，虽然未添加Nb元素，但是在加入Mo元素的基础上，还添加了 Cr，Cu, V及B等贵重合金元素。以上专利文献均涉及低合金高强度钢板，其都采用了一定含量的贵合金属以使钢板具有较高的强度和较好的塑性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该钢板不添加贵重合金元素，而是仅适量添加廉价的合金元素，使之与其他元素进行适配，并结合轧后分段冷却工艺，使得钢板微观组织呈现贝氏体或贝氏体+马氏体，利用相变强化和析出强化使钢板的屈服强度能达到700MPa以上，且具备优质的成形性，优良的冷弯性能、良好的塑性性能和较好的焊接性能。为达到上述专利技术目的，本专利技术提供了一种热轧低合金高强度钢板，其化学元素质量百分含量为:C:0.05 0.075%，S1:0.15 0.30%，Mn: 1.85 1.95%,Al:0.015 0.035%,Nb:0.04 0.05%,T1:0.010 0.020%，B:0.0006 0.0018%,N 0.006%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。上述热轧低合金高强度钢板还可以具有质量百分含量为0.0015 0.0035%的Ca。进一步地，上述热轧低合金`高强度钢板的微观组织可以为贝氏体。进一步地，上述热轧低合金高强度钢板的微观组织也可以为贝氏体+马氏体。在成分设计方面，本专利技术所述的热轧低合金高强度钢板，通过添加低廉的C、S1、Mn和Nb元素来保证钢板的强度级别，随后在工艺流程中采用轧后分段冷却工艺来控制钢板的相变组织类型，即控制钢板的微观组织为单相的贝氏体或是复相的贝氏体+马氏体，以使钢板具有较大的强度和硬度，较高的屈服强度和抗拉强度，较好的冷弯性能和焊接性能，良好的塑性和成型性。本技术方案所涉及的各化学元素对于本专利技术所述的热轧低合金高强度钢板所产生的影响及设计原理如下:碳:碳元素是确保钢板强度的关键元素。当碳含量升高时，一方面能提高钢板的强度和硬度，但是另一方面会降低钢板的塑性。为了使钢板兼具较高的强度及较高的塑性，同时保证优良的成形性能和冷弯性能，且保证其屈服强度达到700Mpa及以上，结合各项综合因素，将本专利技术中的碳含量控制在0.05 0.075%的范围之间。硅:在钢中加入硅元素能提高钢质纯净度并起到脱氧作用，且硅元素还能在钢中起固溶强化的作用。不过，过高的硅含量会使得钢板加热时的氧化皮粘度较大，出炉后面临除鳞困难的问题，从而导致轧后钢板表面红色氧化皮严重，进而影响成品钢的表面质量。同时，较高的硅含量也不利于钢板获得优良的焊接性能。因此将本技术方案中的硅含量设计为 0.15 0.30%ο锰:锰元素能够稳定钢中的奥氏体组织，其能力仅次于合金镍元素，是一种廉价的稳定奥氏体与强化合金的元素。同时，锰还能增加钢的淬透性，降低马氏体形成的临界冷却速度。但是，锰具有较高的偏析倾向，故其在钢板中的含量也不能太高，在低合金高强度钢中锰含量不能超过2.0%。在钢板中含有铝元素的情况下，锰还可以和铝元素共同起到脱氧的作用。综合考虑，本专利技术中锰元素的含量应控制在1.85 1.95%。铝和氮:铝是一种强脱氧元素。进行脱氧后多余的铝和钢中的氮能形成AlN析出物，该析出物能够提高钢板的强度并且能在热处理加热时细化钢中的奥氏体晶粒度。然而，为了保证钢中的氧含量尽可能地低，铝的含量应控制在合适范围，即0.015 0.035%,同时将氮元素控制在< 0.006%。铌:铌是现代微合金钢中不可或缺的重要元素之一，能够显著提高钢的再结晶温度，同时细化晶粒。热轧过程中铌的碳化物应变诱导析出能阻碍形变奥氏体的回复和再结晶，经控轧和控冷，形变奥氏体组织得到细小的相变产物。本专利技术中的铌含量应控制为0.04 0.05%。钛:钛是一种强碳化物的形成元素，在钢中加入微量的Ti有利于固定钢中的N元素，所形成的TiN能使钢坯加热时奥氏体晶粒不过分长大，细化原始奥氏体晶粒度。钛在钢中还可分别与碳和硫生成TiC、TiS Ji4C2S2等化合物，它们以夹杂物和第二相粒子的形式存在于钢中。钛的这些化合析出物在焊接时还可阻止热影响区内的晶粒长大，改善钢板的焊接性能。在本专利技术中钛含量需控制为0.010 0.020%。硼:钢中加入硼元素能提高钢的淬透性，从而避免钢中铁素体的析出。在本技术方案中，添加硼元素是为了促进贝氏体的析出以提高钢板的强度。本专利技术中将硼的含量控制在 0.0006 0.0018% 之间。钙:钙元素的主要作用是改变钢中硫化物形态，改善钢的厚向、横向性能和冷弯性能。对于硫含量很低的钢板也可不采取钙处理。在实际生产过程中，可以根据硫含量的高低情况进行钙处理操作。在本技术方案的优选方案中，将钢中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热轧低合金高强度钢板，其特征在于，其化学元素质量百分含量为：C：0.05～0.075%，Si：0.15～0.30%，Mn：1.85～1.95%，Al：0.015～0.035%，Nb：0.04～0.05%，Ti：0.010～0.020%，B：0.0006～0.0018%，N：≤0.006%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种热轧低合金高强度钢板，其特征在于，其化学元素质量百分含量为:C:0.05 0.075%,S1:0.15 0.30%,Mn:1.85 1.95%,Al:0.015 0.035%,Nb:0.04 0.05%,T1:0.010 0.020%,B:0.0006 0.0018%, K 0.006%, 余量为Fe和其他不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的热轧低合金高强度钢板，其特征在于，还具有质量百分含量为0.0015 0.0035% 的 Ca。3.如权利要求1或2所述的热轧低合金高强度钢板，其特征在于，其微观组织为贝氏体。4.如权利要求1或2所述的热轧低合金高强度钢板，其特征在于，其微观组织为贝氏体+马氏体。5.如权利要求1或2所述的热轧低合金高强度钢板的制造方法，其特征在于，依次包括步骤:冶炼、铸造、加热、轧制和轧后分段冷却；其中轧后分段冷却为水冷一空冷一水冷一空冷。6.如权利要求5所述的热轧低合金高强度钢板的制造方法，其特征在于，当2.5mm <钢板厚度< 5.0mm时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱文，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：