本發(fā)明涉及冶金材料領(lǐng)域，同屬于汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼領(lǐng)域，具體為一種汽車用220BH冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼。
背景技術(shù)：
：自2000年以來(lái)，中國(guó)汽車工業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，年平均汽車生產(chǎn)量和銷售量均以兩位數(shù)字快速增長(zhǎng)，2009年，中國(guó)汽車產(chǎn)銷量突破了1300萬(wàn)輛，位居世界第一；2010年中國(guó)的汽車產(chǎn)、銷量繼續(xù)以驚人的速度快速增長(zhǎng)，并再次創(chuàng)出歷史新高。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2010年汽車產(chǎn)銷量分別增長(zhǎng)了32.44％和32.37％，達(dá)到1826.47萬(wàn)輛和1806.19萬(wàn)輛；中國(guó)汽車產(chǎn)銷量雙雙超過(guò)1800萬(wàn)輛，繼續(xù)穩(wěn)居全球產(chǎn)銷量第一。然而，汽車在給人類出行帶來(lái)便利條件的同時(shí)，也帶來(lái)了交通擁擠、環(huán)境污染等諸多問(wèn)題。為此，開(kāi)發(fā)以油耗低和排放量少為特征的“環(huán)境友好型汽車”已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。大量的研究結(jié)果表明，在保證汽車安全性和使用功能性的前提下，降低汽車車身自重(汽車輕量化)是實(shí)現(xiàn)“環(huán)境友好型汽車”這一目標(biāo)的主要措施。目前在制造汽車所使用的原材料中，鋼鐵材料所占的比重最大(約三分之二左右)，而鋼鐵材料中用量最大的是薄鋼板。在汽車輕量化的發(fā)展進(jìn)程中，盡管一直存在著鋼鐵材料與鋁合金、鎂合金、塑料及復(fù)合材料的競(jìng)爭(zhēng)，但到目前為止，大量的研究結(jié)果表明，從汽車安全性、制造成本、材料的回收循環(huán)再利用以及輕量化與節(jié)能的綜合效果看，積極開(kāi)發(fā)和采用具有高性能、高強(qiáng)度的鋼鐵材料，并配合先進(jìn)的加工成形技術(shù)在諸多制造汽車材料中仍具有明顯的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。汽車用冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼產(chǎn)品具有高強(qiáng)度、良好成形性和較好的烘烤硬化性，同時(shí)高的表面質(zhì)量要求，此鋼種技術(shù)含量非常高，對(duì)生產(chǎn)裝備水平也有非常高的要求，主要科技內(nèi)容有：首先是化學(xué)成分設(shè)計(jì)、熱軋、冷軋、退火工藝制訂， 最關(guān)鍵的是在此成分基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的連續(xù)退火工藝設(shè)計(jì)，從而滿足成品組織性能要求；其次煉鋼工序化學(xué)成分精確控制、熱軋、冷軋及退火工藝制度的精確控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定；最后是全流程各工序穩(wěn)定、高效的生產(chǎn)，保證大批量商業(yè)化生產(chǎn)的要求。烘烤硬化鋼板(簡(jiǎn)稱BH鋼)是以低碳鋼或超低碳鋼為基礎(chǔ)，通過(guò)添加微合金元素Nb、Ti等而制成，兼有優(yōu)良深沖性能和高的烘烤硬化性能的新型優(yōu)質(zhì)汽車用薄板。BH鋼板的特點(diǎn)是沖壓成形前較軟、易成形加工，通過(guò)沖壓成形后的涂漆烘烤過(guò)程使屈服強(qiáng)度增加，因此很適合于汽車外板等覆蓋件。烘烤硬化(BH)鋼特點(diǎn)是沖壓成形時(shí)屈服點(diǎn)低、成形性優(yōu)良，沖壓加工后，由于涂裝烘干時(shí)的高溫短時(shí)間熱處理使屈服點(diǎn)升高，從而使沖壓件在使用狀態(tài)下具有較高的強(qiáng)度和抗凹陷能力。烘烤硬化鋼適合于生產(chǎn)汽車外板等覆蓋件，其用量也在逐年增加，成為現(xiàn)代汽車用鋼的重要組成部分。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種汽車用220BH冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼，其化學(xué)成分穩(wěn)定，具有穩(wěn)定的成形性能、優(yōu)良的BH性及耐常溫時(shí)效性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種汽車用220BH冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其化學(xué)成分為：C0.0015～0.0025；Si≤0.05；Mn0.40～0.60；P0.040～0.065；S≤0.015；Als0.02～0.06；Nb0.008～0.020；Cr0.05～0.10；Mo≤0.05；其余為Fe。所述的汽車用220BH冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼，其性能指標(biāo)為：屈服強(qiáng)度222～245MPa；抗拉強(qiáng)度331～360MPa；延伸率35.5～48.5％；n90值0.19～0.25；r90值1.5～2.6；BH2值32～60。所述的汽車用220BH冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼，采用連續(xù)退火工藝如下：840～860℃保溫60～120min；隨爐冷卻到700～750℃，并以冷速25～50℃/秒快速冷卻至400℃，保溫1～3h，再隨爐冷卻至室溫。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是：本發(fā)明在成分設(shè)計(jì)上采用超低碳加P、Mn強(qiáng)化，同時(shí)添加微量Nb、Cr元素，采用合適的連續(xù)退火工藝制度，成功研制開(kāi)發(fā)冷軋烘烤硬化BH鋼220BH。煉鋼工序進(jìn)行窄成分控制，C含量控制在0.0015％～0.0025％范圍內(nèi)，Nb含量控制在 0.008％～0.020％范圍內(nèi)，配合高溫退火快速冷卻的工藝，保證產(chǎn)品具有穩(wěn)定力學(xué)性能，產(chǎn)品通卷強(qiáng)度波動(dòng)在10MPa之內(nèi)，同規(guī)格產(chǎn)品強(qiáng)度波動(dòng)在30MPa之內(nèi)。在超低C成分設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上添加了Mo≤0.05％元素，配合合理的退火工藝，保證產(chǎn)品常溫耐時(shí)效性能達(dá)到6個(gè)月以上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：1、汽車用冷軋烘烤硬化鋼板要具有優(yōu)異的沖壓成形性、塑性，以及較低的屈服強(qiáng)度，使其更適用于汽車外覆蓋件進(jìn)行復(fù)雜形狀的成型加工，一般要求烘烤前性能接近于軟IF鋼的水平，高強(qiáng)度和高塑性是矛盾的，所以保證冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼具有高強(qiáng)度同時(shí)兼具優(yōu)良的深沖性能是一大技術(shù)難點(diǎn)。為了得到良好的機(jī)械性能，一方面，成分設(shè)計(jì)采用超低碳為鋼基(C≤0.0025％)，添加適量的Nb使C被固定，極低的含碳量是該鋼種具有的較好深沖性能(高的延伸率及r值)的必要條件，同時(shí)為了保證強(qiáng)度添加了適當(dāng)?shù)腗n、P強(qiáng)化元素；另一方面在，在連續(xù)退火工序采用高溫退火快速冷卻工藝，保證產(chǎn)品最終的綜合性能。2、由于汽車用戶的特殊要求，BH鋼板具有優(yōu)良的烘烤硬化性(簡(jiǎn)稱BH性)的同時(shí)要求具有耐常溫時(shí)效性，由BH性產(chǎn)生的機(jī)理可知良好的BH性能和耐常溫時(shí)效性是矛盾的，所以保證該鋼種具有良好的BH性能兼具耐常溫時(shí)效性能是非常大的技術(shù)難點(diǎn)。為了達(dá)到上述目標(biāo)：1)煉鋼工序進(jìn)行窄成分控制，精確控制C含量(0.0015％～0.0025％)，較低且精確控制的C含量保證了產(chǎn)品具有穩(wěn)定的BH性能和耐常溫時(shí)效性；2)成分設(shè)計(jì)在超低碳的基礎(chǔ)上添加了Mo≤0.05％元素，配以適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に?，保證了產(chǎn)品具有較高的BH性同時(shí)兼具耐常溫時(shí)效性。3)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，各項(xiàng)性能指標(biāo)高于標(biāo)準(zhǔn)要求，使產(chǎn)品的沖壓成形性能做足，從而減少常溫時(shí)效對(duì)成品應(yīng)用性能的影響。附圖說(shuō)明圖1為220BH鋼成品組織圖。圖2為220BH鋼成品ODF圖。具體實(shí)施方式在具體實(shí)施過(guò)程中，本發(fā)明的汽車用冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼220BH結(jié)合汽車用冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼的技術(shù)要求、生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際特點(diǎn)、以及各化學(xué)元素在鋼中 的作用，制備過(guò)程為：常規(guī)鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→RH精煉→連鑄→連續(xù)退火。本發(fā)明的連續(xù)退火工藝如下：840～860℃保溫60～120min；隨爐冷卻到700～750℃，并以冷速25～50℃/秒快速冷卻至400℃，保溫1～3h，再隨爐冷卻至室溫。汽車用冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼220BH的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％)為：C0.0015～0.0025；Si≤0.05；Mn0.40～0.60；P0.040～0.065；S≤0.015；Als0.02～0.06；Nb0.008～0.020；Cr0.05～0.10；Mo≤0.05；其余為Fe。汽車用冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼220BH的性能指標(biāo)為：屈服強(qiáng)度222～245MPa；抗拉強(qiáng)度331～360MPa；延伸率35.5～48.5％；n90值0.19～0.25；r90值1.5～2.6；BH2值32～60。本發(fā)明的汽車用冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼220BH，將IF鋼的超深沖性與固溶強(qiáng)化機(jī)制相結(jié)合，并通過(guò)烘烤硬化而獲得超深沖性和高抗凹陷性相結(jié)合的優(yōu)異性能，使產(chǎn)品在沖壓成形過(guò)程中由于屈服強(qiáng)度低而保證良好的成形性，同時(shí)在其后的烤漆過(guò)程中又可使屈服強(qiáng)度升高而獲得高的抗凹陷性，因而成功地解決了成形性和抗凹陷性之間的矛盾，具有與IF鋼相近的成形性，同時(shí)具有更高的強(qiáng)度，其成分依據(jù)為：碳(C)：鋼中碳含量決定著鋼的強(qiáng)度和其它性能，隨著鋼中含碳量的增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低。以往研究表明隨著鋼中固溶C含量的增加，使得垂直于鋼板法向的{111}取向織構(gòu)密度降低，鋼的時(shí)效問(wèn)題明顯。對(duì)于超低碳含磷高強(qiáng)度IF鋼，在滿足生產(chǎn)和產(chǎn)品要求的情況下，應(yīng)最大限度的降低碳含量，以獲得高延伸率及良好的沖壓性能，降低晶粒內(nèi)碳化物的體積比，保證鋼在再結(jié)晶退火過(guò)程中晶粒的長(zhǎng)大。硅(Si)：硅與氧有較強(qiáng)的親合力，是煉鋼過(guò)程中的還原劑和脫氧劑，Si以固溶形式存在于鋼中，可以提高鋼的強(qiáng)度和硬度。錳(Mn)：在煉鋼過(guò)程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，錳在鋼中部分與鐵互溶形成固溶體，對(duì)提高強(qiáng)度有明顯作用。在深沖鋼退火過(guò)程中固溶于鐵素體中的Mn阻礙了優(yōu)先形核的{111}取向晶粒的生長(zhǎng)。有研究表明，在冷軋深沖板中隨著Mn含量的增加，材料的強(qiáng)度增大，但塑性下降，r值降低，為了得到良好的成型性能，并具有一定的強(qiáng)度，因此應(yīng)合理控制錳含量。磷(P)：磷是汽車用冷軋加磷高強(qiáng)鋼的主要強(qiáng)化元素，當(dāng)磷原子進(jìn)入鐵原子晶格內(nèi)，與鐵原子置換形成固溶體，由于磷和鐵的原子半徑不同，在磷原子周圍產(chǎn)成彈性變形而使鋼強(qiáng)化，隨著P含量的增加，強(qiáng)度增加，但r、n和塑性指標(biāo)降低，因此在提高強(qiáng)度的同時(shí)，為保證產(chǎn)品的深沖性能，應(yīng)合理控制磷含量。硫(S)：硫是鋼中有害元素，對(duì)加工變形復(fù)雜的深沖用鋼尤為嚴(yán)重，硫化物夾雜(主要是MnS)在軋制過(guò)程中沿軋制方向成條狀或鏈狀分布，從而使鋼板的橫向冷彎性能變壞，產(chǎn)生各向異性；另外，硫還會(huì)引起鋼板的熱脆性。因此應(yīng)最大限度地降低S含量。鋁(Al)：鋁一般是作為脫氧劑加入鋼中的，作用主要是去除鋼液中的氧，另外鋁作為定氮?jiǎng)┮种频阼F素體中的固溶，鋁主要以第二相AlN的形式來(lái)控制成品鋼板的組織和間隙原子的位置，從而改善鋼板沖壓性能，消除應(yīng)變時(shí)效，提高低溫塑性并防止在沖壓過(guò)程中產(chǎn)生滑移線。鈮(Nb)：鈮元素主要是通過(guò)與鋼中的C形成細(xì)小化合物，使鋼中的C原子完全被固定而無(wú)間隙原子存在，從而使有利織構(gòu)在退火中優(yōu)先發(fā)展。本發(fā)明的連續(xù)退火工藝如下：840～860℃保溫60～120min；隨爐冷卻到700～750℃，并以冷速25～50℃/秒快速冷卻至400℃，保溫1～3h，再隨爐冷卻至室溫。下面，通過(guò)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％)如下：C0.00215；Si0.010；Mn0.50；P0.050；S0.007；Als0.038；Nb0.013；Cr0.066；Mo0.012；其余為Fe。本實(shí)施例的連續(xù)退火工藝如下：850℃保溫80min；隨爐冷卻到730℃，并以冷速30℃/秒快速冷卻至400℃，保溫2h，再隨爐冷卻至室溫。本實(shí)施例的性能指標(biāo)如下：屈服強(qiáng)度236MPa；抗拉強(qiáng)度345MPa；延伸率38％；n90值0.21；r90值2.4；BH2值55。實(shí)施例2本實(shí)施例的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％)如下：C0.0016；Si0.003；Mn0.42；P0.040；S0.005；Als0.028；Nb0.016；Cr0.058；Mo0.018；其余為Fe。本發(fā)明的連續(xù)退火工藝如下：840℃保溫90min；隨爐冷卻到720℃，并以冷速35℃/秒快速冷卻至400℃，保溫3h，再隨爐冷卻至室溫。本實(shí)施例的性能指標(biāo)如下：屈服強(qiáng)度205MPa；抗拉強(qiáng)度358MPa；延伸率43％；n90值0.23；r90值1.88；BH2值35。實(shí)施例3本實(shí)施例的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％)如下：C0.0025；Si0.03；Mn0.55；P0.060；S0.009；Als0.038；Nb0.018；Cr0.071；Mo0.022；其余為Fe。本發(fā)明的連續(xù)退火工藝如下：860℃保溫70min；隨爐冷卻到740℃，并以冷速40℃/秒快速冷卻至400℃，保溫2h，再隨爐冷卻至室溫。本實(shí)施例的性能指標(biāo)如下：屈服強(qiáng)度215MPa；抗拉強(qiáng)度352MPa；延伸率46.5％；n90值0.24；r90值2.54；BH2值48。如圖1和表1所示，冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼220BH成品組織均為單一鐵素體，晶粒度在8.0～10級(jí)范圍內(nèi)。表1牌號(hào)金屬組織F晶粒度(級(jí))220BHF8.6如圖2所示，織構(gòu)測(cè)定是在美國(guó)熱電公司生產(chǎn)的X射線衍射儀上進(jìn)行的，220BH成品主要織構(gòu)均為{111}<110>織構(gòu)和{111}<112>織構(gòu)。應(yīng)用例(1)二次加工脆性二次加工脆性是IF鋼的缺陷之一，也是普通IF鋼尤其是高強(qiáng)IF鋼所必須考慮的問(wèn)題。這是由于高強(qiáng)鋼IF鋼中多用P來(lái)進(jìn)行固溶強(qiáng)化，在IF鋼中由于C、N被固定，晶界清潔，P有晶界偏析的傾向?？紤]到第二次變形工藝，對(duì)220BH成品厚度1.0mm產(chǎn)品進(jìn)行二次加工脆性的脆性轉(zhuǎn)變溫度測(cè)量，在-60℃均未出現(xiàn)開(kāi)裂。(2)室溫時(shí)效性BH鋼的烘烤硬化特性的產(chǎn)生機(jī)理是由于鋼中有一定量的固溶間隙原子，通過(guò)烘烤擴(kuò)散對(duì)位錯(cuò)進(jìn)行有效釘扎使強(qiáng)度提高，而一定量的固溶間隙原子也是產(chǎn)生常溫時(shí)效的原因，所以BH鋼是對(duì)時(shí)效非常敏感的鋼種。目前通用冷軋BH鋼技 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求室溫儲(chǔ)存條件下，鋼帶自生產(chǎn)完成之日起3個(gè)月內(nèi)使用時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)拉伸應(yīng)變痕(即保證3個(gè)月無(wú)時(shí)效)，但汽車板用戶希望常溫時(shí)效的時(shí)間越長(zhǎng)越好。冷軋烘烤硬化鋼進(jìn)行時(shí)效檢測(cè)，在正常成品卷取樣，放置1個(gè)月～6個(gè)月后進(jìn)行性能檢測(cè)。由結(jié)果可見(jiàn)，產(chǎn)品在六個(gè)月后總體看性能變化不明顯，說(shuō)明具有良好的耐常溫時(shí)效性能，可以保證6個(gè)月內(nèi)正常使用。實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明生產(chǎn)的冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼220BH產(chǎn)品化學(xué)成分穩(wěn)定，具有穩(wěn)定的成形性能、優(yōu)良的BH性及耐常溫時(shí)效性能。冷軋烘烤硬化高強(qiáng)鋼220BH產(chǎn)品的成功研制開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，該產(chǎn)品的應(yīng)用還為汽車工業(yè)的節(jié)能減排、降低成本做出了重要貢獻(xiàn)，具有巨大的社會(huì)效益。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3