時(shí)效指數(shù)小于20MPa的超低碳烘烤硬化鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種時(shí)效指數(shù)小于20MPa的超低碳烘烤 硬化鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超低碳烘烤硬化鋼是一種在沖壓成形前具有較低的屈服強(qiáng)度，經(jīng)過沖壓成形，通 過烤漆溫度時(shí)效處理后，屈服強(qiáng)度可以得到一定程度提高的優(yōu)質(zhì)汽車用鋼板，主要用于汽 車外板。此產(chǎn)品特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品強(qiáng)度、深沖性能和零件抗凹陷性能三者的有機(jī)結(jié)合。與 此同時(shí)，此產(chǎn)品缺點(diǎn)為如果時(shí)效指數(shù)（Al值> 30MPa)，產(chǎn)品沖壓時(shí)容易引起沖壓桔皮。采用 的烘烤硬化鋼時(shí)效指數(shù)大于30MPa，生產(chǎn)2個(gè)月后沖壓車門外板零件產(chǎn)生沖壓應(yīng)變痕，與變 形方向成45度角，嚴(yán)重影響外板表面質(zhì)量。產(chǎn)生此沖壓應(yīng)變痕本質(zhì)原因?yàn)楫a(chǎn)品固溶碳含量 控制較大，引起時(shí)效指數(shù)較大，大于30MPa。因此，生產(chǎn)出一種時(shí)效指數(shù)小于20MPa的烘烤硬 化鋼產(chǎn)品具有很大實(shí)際應(yīng)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，提供一種解決現(xiàn)有超低碳烘烤硬化鋼由于抗時(shí)效時(shí)間較短， 引起零件沖壓時(shí)產(chǎn)生應(yīng)變痕表面缺陷問題的時(shí)效指數(shù)小于20MPa的超低碳烘烤硬化鋼及 其生產(chǎn)方法。
[0004] 本發(fā)明的一個(gè)方面，提供的一種時(shí)效指數(shù)小于20MPa的超低碳烘烤硬化鋼，其化 學(xué)成分質(zhì)量百分比為：
[0005] C ：0. 0013-0. 0025 % ；Mn ：0. 6〇-〇. 7 % ；Si ^ 0. 031 % ；P ：0. 03-0. 04 % ；S ： 0. 005-0. 015 % ；Alt ：0. 02-0. 06 % ；Ti ：0. 003-0. 012 % ；Nb ：0. 003-0. 01 % ；N ^ 0. 003 %, 其余是Fe及不可避免雜質(zhì)。進(jìn)一步地，Nb、Ti成分體系的加入量及與C含量配比比例滿足 5 彡 C(eff)彡 15,其中 C(eff) = C-(Ti-48*N/14)*12/48-12*Nb/93。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種生產(chǎn)上述時(shí)效指數(shù)小于20MPa的超低碳烘烤硬 化鋼的方法，包括：
[0007] 將鋼水通過精煉后連鑄獲得板坯；
[0008] 將所述板坯進(jìn)行加熱，再經(jīng)過粗軋、精軋獲得熱軋板，然后將所述熱軋板進(jìn)行層流 冷卻，冷卻后卷取成熱軋卷；
[0009] 將所述熱軋卷通過冷軋獲得冷硬卷；
[0010] 將所述冷硬卷經(jīng)過連續(xù)退火處理獲得帶鋼，所述進(jìn)行連續(xù)退火處理時(shí)，預(yù)熱段將 所述帶鋼由室溫進(jìn)入連續(xù)退火爐，并在所述連續(xù)退火爐內(nèi)的非氧化性氣氛中連續(xù)經(jīng)過17 秒加熱至240°C ;然后在加熱段將所述帶鋼經(jīng)280秒進(jìn)一步加熱到770°C，保溫75s ; toon] 將所述帶鋼經(jīng)平整后卷取成成品。
[0012] 進(jìn)一步地，所述進(jìn)行連續(xù)退火處理時(shí)，緩冷段將所述帶鋼經(jīng)21秒冷卻至650°C ;快 冷段將所述帶鋼經(jīng)4. 8秒冷卻至380°C ;時(shí)效段將所述帶鋼經(jīng)276秒冷卻至350°C，終冷段 將所述帶鋼水冷卻至室溫。
[0013] 進(jìn)一步地，所述連續(xù)退火爐內(nèi)的非氧化性氣氛中的介質(zhì)為4和N 2。
[0014] 進(jìn)一步地，將所述帶鋼經(jīng)平整時(shí)，平整延伸率為I. 3±0. 2%。
[0015] 進(jìn)一步地，所述將所述板坯進(jìn)行加熱，再經(jīng)過粗軋、精軋獲得熱軋板時(shí)，加熱溫度 為 1250±30°C，終軋溫度為 900±20°C。
[0016] 進(jìn)一步地，所述將所述熱軋板進(jìn)行層流冷卻，冷卻后卷取成熱軋卷時(shí)，卷取溫度為 710±20°C。
[0017] 進(jìn)一步地，所述將所述熱軋卷通過冷軋獲得冷硬卷時(shí)，冷軋壓下率大于等于80 %。
[0018] 本發(fā)明提供的一種時(shí)效指數(shù)小于20MPa的超低碳烘烤硬化鋼及其生產(chǎn)方法，通過 優(yōu)化成分設(shè)計(jì)，調(diào)整和優(yōu)化熱軋、冷軋和退火工藝參數(shù)、平整工藝參數(shù)，成功生產(chǎn)出時(shí)效指 數(shù)小于20MPa(AI < 20MPa)的超低碳烘烤硬化鋼，通過對(duì)熱軋、冷軋和連續(xù)退火等工藝進(jìn)行 優(yōu)化的基礎(chǔ)上，所生產(chǎn)的連續(xù)退火鋼板具有低時(shí)效指數(shù)，提高了產(chǎn)品抗時(shí)效性能，解決了超 低碳烘烤硬化鋼由于抗時(shí)效時(shí)間較短，引起零件沖壓時(shí)產(chǎn)生應(yīng)變痕表面缺陷問題。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種時(shí)效指數(shù)小于20MPa的超低碳烘烤硬化鋼的NbC 溶解度曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明提供了一種時(shí)效指數(shù)小于20MPa的超低碳烘烤硬化鋼，其化學(xué)成分質(zhì) 量百分比為：C :0· 0013-0. 0025 % ;Mn :0· 60-0. 7 % ;Si 彡 0· 031 % ;P :0· 03-0. 04 % ;S : 0. 005-0. 015 % ；Alt ：0. 02-0. 06 % ；Ti ：0. 003-0. 012 % ；Nb ：0. 003-0. 01 % ；N ^ 0. 003 %, 其余是Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0021] 本發(fā)明中將C元素的含量控制在0. 0013-0. 0025%，精確控制為超低碳范圍， 其與本發(fā)明中Ti、Nb元素共同配合，達(dá)到控制固溶碳含量目的，另外超低碳范圍碳含 量能夠提高最終產(chǎn)品延伸率。為使產(chǎn)品固溶碳原子量控制在5-15ppm之間，Nb、Ti成 分體系的加入量及與C含量配比比例還需滿足5 < C(eff) < 15,其中C(eff)= C-(Ti-48*N/14)*12/48-12*Nb/93。由于鋼中化合物析出溫度不同，而碳、氮原子固溶量與 鋼中Ti、Nb元素含量有關(guān)，因此需要判斷C、N、Ti、Nb元素形成化合物情況，公式中操作的 目的為計(jì)算鋼中碳元素形成化合物TiC、NbC含量，用總的碳含量減去碳原子形成化合物所 消耗的量即為固溶碳原子含量。本發(fā)明在成分存在范圍波動(dòng)時(shí)，能夠保證無論波動(dòng)至上限 或是下限均能保證成品最終固溶碳在5-15ppm范圍內(nèi)，能通過精確控制固溶碳原子含量， 進(jìn)而精確控制成分時(shí)效指數(shù)AI值小于20MPa。
[0022] 以固溶態(tài)存在鋼中的錳，會(huì)提高材料的強(qiáng)度，降低材料的塑性。但錳含量太低時(shí)， 鋼將失去防止熱脆的能力。因此，本發(fā)明采用〇. 60-0. 7%的Mn含量，在保障產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度 的前提下，同時(shí)具有良好的成形性。
[0023] 本發(fā)明中Si元素含量較低，目的為最終產(chǎn)品可同時(shí)應(yīng)用在熱鍍鋅基板，低的Si含 量能夠保證鍍鋅產(chǎn)品表面不存在漏鍍鋅。
[0024] P以置換固溶方式存在本發(fā)明成分體系產(chǎn)品中，作用為通過固溶強(qiáng)化方式提高最 終產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度> 340MPa，另外為降低產(chǎn)品冷脆性，將P含量上限限定為0. 04%。
[0025] S元素為雜質(zhì)元素，視煉鋼設(shè)備情況盡量控制在靠下限區(qū)間。
[0026] Al元素在本發(fā)明中作用為脫氧劑，熱軋時(shí)少量Al含量可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌 性。
[0027] Ti元素為本發(fā)明中關(guān)鍵元素之一，與N、C元素形成化合物，通過其與C、Nb元素共 同配合控制最終成品固溶碳含量區(qū)間在5-15ppm。
[0028] Nb元素為本發(fā)明中關(guān)鍵元素之一，與C元素形成化合物，通過其與C、Ti元素共同 配合控制最終成品固溶碳含量區(qū)間在5-15ppm。
[0029] N元素為本發(fā)明中為煉鋼殘余元素，不需人工增加。但此殘余元素與Ti元素形成 TiN化合物，間接影響最終產(chǎn)品固溶碳含量，因此本發(fā)明需嚴(yán)格控制N元素含量< 0. 003% 以保證最終產(chǎn)品固溶碳含量區(qū)間在5-15ppm。
[0030] 本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種生產(chǎn)上述時(shí)效指數(shù)小于20MPa的超低碳烘烤硬 化鋼的方法，包括：
[0031] 步驟Sl :將鋼水通過精煉后連鑄獲得板坯；
[0032] 步驟S2 :將板坯進(jìn)行加熱，再經(jīng)過粗軋、精軋獲得熱軋板，然后將熱軋板進(jìn)行層流 冷卻，冷卻后卷取成熱軋卷；加熱溫度為1250±30°C，終軋溫度為900±20°C。卷取溫度為 710±20°C。在加熱含鈮鋼時(shí)，當(dāng)加熱溫度達(dá)1250°C時(shí)鈮的化合物Nb(C、N)分解。晶粒長 大比較均勻。為了使加工后的鋼材具有細(xì)小而均勻的晶粒，固以1250°C加熱溫度為宜。如 果加熱溫度低，此時(shí)奧氏體晶粒大小不均，使加工后的鋼材易產(chǎn)生混晶。如果加熱溫度高， 則晶粒過分長大，使鋼材在加工后晶粒難以細(xì)化。另，由于Nb(C、N)的析出，約從930°C起， 可認(rèn)為奧氏體晶粒變形后基本上不發(fā)生再結(jié)晶，因此終軋溫度定為900°C。卷曲溫度過高會(huì) 影響最終成品抗拉強(qiáng)度，所以卷曲溫度設(shè)定為700°C。
[0033] 步驟S3 :將熱軋卷通過冷軋獲得冷硬卷，一定的冷軋壓下率是隨后連續(xù)退火再結(jié) 晶的驅(qū)動(dòng)力，并決定了再結(jié)晶形核點(diǎn)的多少，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)不同的帶鋼厚度規(guī)格，將冷 軋壓下率控制在大于等于80%。冷軋壓下率控制在大于等于80%。目的為使產(chǎn)品具有一定 的形變存儲(chǔ)能，配合后續(xù)熱處理工藝使產(chǎn)品得到良好的再結(jié)晶組織及成品性能?，F(xiàn)有技術(shù) 中一般要求產(chǎn)品冷軋壓下率在70%以上即可，而本專利冷軋壓下率控制在大于等于80%， 解決產(chǎn)品熱處理過程中需要一定的形變儲(chǔ)存能才能完成再結(jié)晶，帶來成品性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要 求效益