CN110551877A - 抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法，其成分的质量百分含量为：C 0.25%～0.30%，Mn 1.30%～1.50%，Si 0.20%～0.30%，P≤0.02%，S≤0.006%，Als 0.02%～0.06%，Cr 0.10%～0.20%，Ti 0.03%～0.05%，B 0.002%～0.003%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免的残余元素。本钢带通过对合金元素的优化，不需加入成本较高的Mo、Nb、V元素，并且降低Si、Al的加入量，保证材料具有良好的淬透性，热处理后依然可以获得足够的抗拉强度。本方法通过对成分和工艺进行优化，解决了铸坯元素偏析严重、钢板表面质量、尺寸精度差等问题；所得钢带具有良好的性能均匀性，保证了后期加工的成材率。本方法生产的热轧产品表面质量好、组织性能均匀性稳定、尺寸精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种热冲压成形钢，尤其是一种抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法。
背景技术
目前，热冲压成形钢普遍应用于汽车A柱、B柱、保险杠、车顶构架、车底框架以及车门防撞杆等构件的生产。热冲压成形钢的成形工艺是将板料加热到完全奥氏体化状态，快速转移到具有均匀冷却系统的模具中高速冲压成形，同时进行冷却淬火处理获得具有均匀马氏体组织的超高强钢零件；优点是高温状态钢的成形性好，可冲压成形复杂的构件，同时消除回弹影响，零件精度高，质量好。
随着对汽车轻量化和安全性要求的不断提升，对汽车用防撞梁的要求也越来越高，要求钢带在热处理后具有足够的强度，同时其加工成形特点也要求钢带在热处理前具有良好的性能均匀性，避免加工环节的成材率损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、力学性能均匀的抗拉强度1700MPa级热成形钢带；本发明还提供了一种抗拉强度1700MPa级热成形钢带的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明成分的质量百分含量为：C 0.25%～0.30%，Mn 1.30%～1.50%，Si 0.20%～0.30%，P≤0.02%，S≤0.006%，Als 0.02%～0.06%，Cr 0.10%～0.20%，Ti 0.03%～0.05%，B 0.002%～0.003%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免的残余元素。
本发明所述钢带显微组织为铁素体+珠光体，成品厚度为1.5～8.0mm，热成形后钢带显微组织为马氏体。
本发明方法包括板坯加热、轧制、冷却和卷取工序；所述板坯的成分及其质量百分含量如上所述。
本发明方法所述轧制工序中，精轧进口温度为1020～1080℃，终轧温度840～900℃。
本发明方法所述冷却工序为：前段冷却冷速控制在＜40℃/s，后段冷却冷速控制在＜20℃/s。
本发明方法所述卷取工序：卷取温度550～650℃，卷取张力为38～45N/mm2。
将所述的热成形钢基板加工成标准拉伸试样，进行热处理（热冲压）：奥氏体化温度850～930℃，保温时间3～20min，然后水淬到室温；回火温度120～250℃，保温时间10～30分钟。对热处理后的试样进行性能测试，淬火后抗拉强度在1.7～2.0GPa之间，组织为全马氏体。可见，本热成形钢带经热成型工艺后，能够获得≥1700MPa超高强度。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过对合金元素的优化，不需加入成本较高的Mo、Nb、V元素，并且降低Si、Al的加入量，保证材料具有良好的淬透性，热处理后依然可以获得足够的抗拉强度。
本发明方法通过对成分和工艺进行优化，解决了铸坯元素偏析严重、钢板表面质量、尺寸精度差等问题；所得钢带具有良好的性能均匀性，保证了后期加工的成材率。本发明方法生产的热轧产品表面质量好、组织性能均匀性稳定、尺寸精度高，对实现汽车轻量化与安全性具有重要意义。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明热成形钢基板的热轧组织照片；
图2是本发明热处理后热成形钢带的组织照片。
具体实施方式
本抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、轧制、冷却和卷取工序；各工序的工艺如下所述。
（1）铁水预处理：铁水包喷吹镁粉后，用捞渣器将渣子捞净，铁水表层无渣，入炉铁水S≤0.003wt%。
（2）转炉冶炼：终渣碱度为3.3～3.7；终点钢水控制成分S≤0.010wt%、P≤0.012wt%，终点温度1660～1700℃；出钢时间≥3分钟，严格控制下渣量，出钢充分合金化。
（3）LF精炼：进站充分造渣、送电升温、合金化调整成分，出站温度为1575～1600℃。
（4）板坯连铸：中间包钢水过热度 20～30℃；中间包采用挡渣墙、挡渣堰，中间包烘烤温度≥1100℃，烘烤时间≥3小时；中间包使用无碳镁质耐材，铝碳质吹氩上水口、吹氩塞棒和浸入式水口；使用无碳低硅覆盖剂，结晶器使用专用保护渣，二次冷却采用弱冷却方式，拉速控制为1.2～1.3m/min。
（5）板坯加热工序：采用蓄热式步进加热炉，连铸坯加热温度1230～1270℃，驻炉时间120～180min，出炉温度＞1200℃。
（6）轧制工序：精轧进口温度1020～1080℃，终轧温度840～900℃。
（7）冷却工序：轧后冷却段采用缓冷模式，前段冷却冷速控制在＜40℃/s，后段冷却冷速控制在＜20℃/s，冷却至卷取温度。前段冷却即为带钢的冷却从冷却区始端开始，并沿着轧制方向加减集管；后段冷却则是从冷却区的末端开始，逆带钢行进方向加减集管。
（8）卷取工序：卷取温度550～650℃，卷取张力为38～45N/mm2，卷取后即可得到热成形钢基板。
（9）性能检测：所得热成形钢基板取样进行检测：沿热轧钢带宽度、长度方向取标准拉伸试样、硬度试样，进行性能测试；对比试验结果：抗拉强度偏差在≤60MPa，屈服强度偏差在≤60MPa之间，HRC硬度偏差在5～8之间；力学性能均匀性良好。可见，本方法所得热成形钢基板在纵剪分条后性能均匀性良好。
（10）将所述的热成形钢基板加工成标准拉伸试样，进行热处理（热冲压）：奥氏体化温度850～930℃，保温时间3～20min，然后水淬到室温；回火温度120～250℃，保温时间10～30分钟。对热处理后的试样进行性能测试，淬火后抗拉强度在1.7～2.0GPa之间，组织为全马氏体。可见，本热成形钢带经热成型工艺后，能够获得≥1700MPa超高强度。
本方法所得热成形钢基板的热轧组织见图1，其组织为铁素体+珠光体；热成形钢基板进行热处理后的组织见图2，其组织为马氏体。
实施例1～8：本抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法具体如下所述。
（1）各实施例铁水预处理、转炉冶炼和精炼工序的工艺参数见表1。
表1：铁水预处理至精炼工序的工艺参数
| 实施例 | 入炉铁水S/% | 终渣碱度 | 终点温度/℃ | 出钢时间/min | 转炉终点S/% | 转炉终点P/% | 精炼出站温度/℃ |
| 1 | 0.002 | 3.5 | 1670 | 5.3 | 0.008 | 0.009 | 1580 |
| 2 | 0.001 | 3.3 | 1680 | 3.5 | 0.005 | 0.008 | 1578 |
| 3 | 0.002 | 3.6 | 1690 | 3.8 | 0.007 | 0.010 | 1575 |
| 4 | 0.002 | 3.7 | 1660 | 3.0 | 0.010 | 0.007 | 1590 |
| 5 | 0.001 | 3.4 | 1665 | 4.6 | 0.006 | 0.012 | 1585 |
| 6 | 0.002 | 3.5 | 1700 | 4.2 | 0.008 | 0.011 | 1600 |
| 7 | 0.003 | 3.5 | 1685 | 5.0 | 0.007 | 0.008 | 1595 |
| 8 | 0.002 | 3.6 | 1675 | 4.0 | 0.006 | 0.010 | 1580 |
（2）各实施例板坯连铸和板坯加热工序的工艺参数见表2，所得铸坯的化学成分见表3。
表2：板坯连铸和板坯加热工序的工艺参数
表3：所得铸坯的化学成分（wt%）
| 实施例 | C | Mn | S | P | Si | Als | Cr | Ti | B | N |
| 1 | 0.26 | 1.35 | 0.005 | 0.009 | 0.25 | 0.06 | 0.11 | 0.04 | 0.002 | 0.003 |
| 2 | 0.25 | 1.40 | 0.004 | 0.010 | 0.29 | 0.02 | 0.20 | 0.03 | 0.003 | 0.002 |
| 3 | 0.28 | 1.45 | 0.006 | 0.020 | 0.22 | 0.05 | 0.10 | 0.05 | 0.002 | 0.003 |
| 4 | 0.30 | 1.50 | 0.003 | 0.003 | 0.30 | 0.06 | 0.15 | 0.04 | 0.002 | 0.004 |
| 5 | 0.26 | 1.30 | 0.001 | 0.005 | 0.23 | 0.03 | 0.16 | 0.035 | 0.003 | 0.002 |
| 6 | 0.28 | 1.38 | 0.002 | 0.004 | 0.20 | 0.06 | 0.12 | 0.03 | 0.003 | 0.003 |
| 7 | 0.22 | 1.32 | 0.004 | 0.015 | 0.24 | 0.05 | 0.13 | 0.045 | 0.002 | 0.003 |
| 8 | 0.24 | 1.35 | 0.003 | 0.012 | 0.28 | 0.04 | 0.17 | 0.04 | 0.003 | 0.005 |
表3中，余量为Fe及不可避免的残余元素。
（3）各实施例轧制、冷却和卷取工序的工艺参数见表4。
表4：轧制至卷取工序的工艺参数
| 实施例 | 精轧进口温度/℃ | 终轧温度/℃ | 卷取温度/℃ | 前段冷速/℃/s | 后段冷速/℃/s | 卷取张力/N/mm<sup>2</sup> |
| 1 | 1080 | 900 | 618 | 39 | 11 | 40 |
| 2 | 1040 | 855 | 550 | 32 | 8 | 45 |
| 3 | 1030 | 850 | 620 | 29 | 18 | 40 |
| 4 | 1020 | 840 | 590 | 20 | 19 | 41 |
| 5 | 1070 | 895 | 580 | 36 | 10 | 38 |
| 6 | 1060 | 880 | 650 | 31 | 12 | 42 |
| 7 | 1050 | 860 | 600 | 25 | 15 | 44 |
| 8 | 1065 | 890 | 570 | 35 | 13 | 38 |
（4）各实施例所得热成形钢带在宽度、长度方向的性能偏差见表5；所得热成形钢带采用上述工艺进行淬火热处理，经淬火热处理后的性能见表5。由表5可知，本发明钢经热成型工艺后，能够获得＞1700MPa超高强度。
表5：热成形钢带的性能偏差及淬火热处理后的性能
Claims (6)
1.一种抗拉强度1700MPa级热成形钢带，其特征在于，其成分的质量百分含量为：C0.25%～0.30%，Mn 1.30%～1.50%，Si 0.20%～0.30%，P≤0.02%，S≤0.006%，Als 0.02%～0.06%，Cr 0.10%～0.20%，Ti 0.03%～0.05%，B 0.002%～0.003%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免的残余元素。
2.根据权利要求1所述的抗拉强度1700MPa级热成形钢带，其特征在于：所述钢带显微组织为铁素体+珠光体，成品厚度为1.5～8.0mm，热成形后钢带显微组织为马氏体。
3.一种抗拉强度1700MPa级热成形钢带的生产方法，其特征在于：其包括板坯加热、轧制、冷却和卷取工序。
4.根据权利要求2所述的抗拉强度1700MPa级热成形钢带的生产方法，其特征在于：所述轧制工序中，精轧的进口温度为1020～1080℃，终轧温度840～900℃。
5.根据权利要求2所述的抗拉强度1700MPa级热成形钢带的生产方法，其特征在于，所述冷却工序为：前段冷却冷速控制在＜40℃/s，后段冷却冷速控制在＜20℃/s。
6.根据权利要求3、4或5所述的抗拉强度1700MPa级热成形钢带的生产方法，其特征在于，所述卷取工序：卷取温度550～650℃，卷取张力为38～45N/mm2。
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