CN111020353B - 一种轿车门槛加强板用高强钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种轿车门槛加强板用高强钢板及其生产方法，钢板化学成分为：C：0.09～0.11%，Si：0.05～0.07%，Mn：2.11～2.21%，P:0.010～0.017%，S≤0.008%，Al：0.03～0.06%，Cr：0.59～0.65%，Mo：0.31～0.51%，Nb：0.041～0.049%，Ti：0.013～0.017%，V：0.010～0.017%，B：0.001～0.002%，Pr:0.01～0.05%，Ce:0.01～0.05%，0.02%≤Pr+Ce≤0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。本发明钢板强度高、可镀性良好。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种轿车门槛加强板用高强钢板及其生产方法。
背景技术
日益苛刻的整车安全法规和消费者对汽车越来越多的功能需求，要求汽车设计者不断地增加各类附件，以满足安全性、舒适性、可靠性及智能化等要求。轿车白车身门槛要求具有高强度和良好的成形性，因此基本上都是用高强度钢板制造。
对比例1：申请号为201710364087.4、名称为“超低屈强比980MPa级冷轧双相钢及其制造方法”的发明专利申请，其公开的冷轧双相钢化学成分按重量百分比（wt%）为：C：0.13~0.18，Si：0.3~0.6，Mn：1.7~2.4，Als：0.03~0.06，Nb：0~0.05，Cr：0.3~0.5，其余为Fe和不可避免的杂质；双相钢组织为铁素体+岛状马氏体+少量残余奥氏体，抗拉强度≥980MPa，屈强比＜0.50，延伸率A50≥14%。该冷轧双相钢虽然可用于汽车防撞件、结构件和内板材料，但从其成分来看，要想获得其所述的微观组织，对工艺要求非常高，而且很难稳定获得残余奥氏体，同时由于是三相组织结构，在钢板变形过程中易产生回弹。
对比例2：申请号为201710191787.8、名称为“一种冷弯性能优异的980MPa级冷轧双相钢钢板及其制备方法”的发明专利申请，其公开的钢板化学成分重量百分比（wt%）为：C：0.10~0.12，Si：0.45~0.65，Mn：2.4~2.6，Cr：0.35~0.45，Nb:0.05~0.075，Ti：0.06~0.10，Als：0.055~0.075，P≤0.008，S≤0.002，N≤0.003，其余为Fe和不可避免的杂质；其微观组织为马氏体和铁素体双相组织，屈服强度730~850MPa，抗拉强度在980MPa以上，延伸率10~20%，180°冷弯性能≤2a，a为板厚。该成品钢板为冷轧材，但从其化学成分组成来看，Si含量很高，由于高含量的Si在热处理时易与O和Mn结合，形成Si2MnO4，很难镀锌，而高端车型门槛基本上都是用高强度镀锌钢板制造，因此，其所述的冷轧双相钢钢板很难用于高端轿车门槛部件。
由上述可知，为了满足汽车行业快速发展的需要，急需开发一种具有良好的拉延性、可镀性及成形性能的轿车门槛加强板用高强钢板。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种轿车门槛加强板用高强钢板及其生产方法。本发明采用如下技术方案：
一种轿车门槛加强板用高强钢板，所述高强钢板的化学成分及质量百分含量为：C：0.09～0.11%，Si：0.05～0.07%，Mn：2.11～2.21%，P:0.010～0.017%，S≤0.008%，Al：0.03～0.06%，Cr：0.59～0.65%，Mo：0.31～0.51%，Nb：0.041～0.049%，Ti：0.013～0.017%，V：0.010～0.017%，B：0.001～0.002%，Pr:0.01～0.05%，Ce:0.01～0.05%，且0.02%≤Pr+Ce≤0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述高强钢板为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体占比为20～25%。
本发明所述高强钢板屈服强度665～685MPa，抗拉强度985～1020MPa，延伸率13～20%，锌层附着力≤1.5级，回弹角≤3°，180°冷弯性能≤ 0.5a，a为钢板厚度。
本发明还提供上述轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法，其包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。
本发明所述冶炼工序，钢水出钢温度为1668～1676℃。
本发明所述加热工序，加热温度为1237～1257℃，保温时间为147～165min。
本发明所述热轧工序，为7道次轧制，轧后板厚为3.0～5.0mm；粗轧温度为1133～1153℃，终轧温度为917～937℃，卷取温度为576～599℃。
本发明所述冷轧工序，总压下率为60～64%，轧后板厚为1.2～1.8mm。
本发明所述热镀锌工序包括：将经冷轧后的钢板加热至810～830℃，此过程用时200～220s；保温50～80s后以57～69℃/s的速度快速冷却至465～475℃；在锌液温度为455～465℃条件下，浸镀5～9s后，再以5～17℃/s的速度冷却至室温；所述锌液中Al的重量百分含量为0.20～0.36%。
本发明为了保证钢板综合性能优良，各元素含量限定基本原理如下：
C：是固溶强化元素，也是马氏体形成元素，为此，本发明采用了中C含量的控制方案。如果C含量过低，钢的强度难以保证；C含量过高，钢的塑性和冲击性能会降低，也会影响焊接性能。
Si：能够起到固溶强化作用提高钢的强度，Si含量过低，无法起到上述作用，Si含量过高，材料表面质量差，难以镀锌。
Mn：是常规的强韧化元素，Mn元素含量太高，一方面增加成本，也使焊接组织出现硬化层，导致裂纹焊缝及热影响区裂纹敏感性增高。
P：在本发明中P具有强韧化的作用，但含量过高影响焊接性能。
S：在钢中含量越低越好，避免对本发明的钢铁材料产生裂纹和焊接的不利影响。另外，硫含量偏高会消耗过多的锰元素，影响钢的强韧化效果，或增加材料的成本。
Al：在炼钢环节起到脱氧作用；Al含量过高，增加奥氏体的层错能，抑制马氏体相变，而且工业化生产时会严重堵塞炼钢工序中结晶器水口。
Cr、Mo和B:是固溶强化元素和强碳化物形成元素，能强烈提高钢的淬透性，但过高的Cr含量导致成本升高，而且也会恶化钢的成形性能。
Nb、Ti、V:是强碳氮化物形成元素，有利于析出强化，并且可以阻止高温奥氏体过分长大，但含量过高，容易导致碳氮化物偏聚，其加工性变差，同时，增加了材料成本。
Pr和Ce: 在本发明中，起到增强基板的涂镀性能和避免金属间化合物的形成，同时增强耐腐蚀性能。
本发明解决了传统双相钢镀锌难度大，且锌层附着力低的问题。且本发明钢板冲压成的门槛内加强板回弹低，具有良好的拉延性、可镀性以及良好的成形性能，市场应用前景广阔，具有显著的社会效益和经济效益。
与传统高强度钢板相比，采用本发明高强度钢板具有以下优点：
（1）本发明独特的化学成分组成和工艺匹配，制造工艺简单，工艺窗口容易控制，产品易于实现。
（2）本发明高强度钢板为铁素体和马氏体的双相组织，其中铁素体占比为20～25%，能够保证足够强度的同时具有一定的塑性。
（3）本发明锌层附着力≤1.5级，钢板镀锌层质量好，且冲压成的门槛内加强板回弹角≤3°，具有良好的拉延性。
附图说明
图1为本发明实施例1钢板的金相显微组织结构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1670℃；
加热工序：加热温度为1239℃，保温时间为150min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为3.0mm；粗轧温度为1137℃，终轧温度为922℃，卷取温度为599℃；
冷轧工序：总压下率为60%，轧后板厚为1.2mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至812℃，此过程用时210s；保温55s后以58℃/s的速度快速冷却至468℃；在锌液温度为461℃条件下，浸镀7s后，再以12℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.36%。
由图1可知，本实施例高强钢板为铁素体和马氏体的双相组织，其中铁素体占比为23%，能够保证足够强度的同时具有一定的塑性（其余实施例钢板的显微组织图与图1相似，故省略）。
实施例2
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1674℃；
加热工序：加热温度为1254℃，保温时间为148min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为4.0mm；粗轧温度为1153℃，终轧温度为937℃，卷取温度为595℃；
冷轧工序：总压下率为60%，轧后板厚为1.6mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至820℃，此过程用时202s；保温52s后以66℃/s的速度快速冷却至471℃；在锌液温度为464℃条件下，浸镀6s后，再以7℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.22%。
实施例3
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1676℃；
加热工序：加热温度为1240℃，保温时间为160min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为4.5mm；粗轧温度为1135℃，终轧温度为933℃，卷取温度为577℃；
冷轧工序：总压下率为62%，轧后板厚为1.7mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至815℃，此过程用时220s；保温80s后以68℃/s的速度快速冷却至470℃；在锌液温度为460℃条件下，浸镀9s后，再以17℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.35%。
实施例4
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1669℃；
加热工序：加热温度为1252℃，保温时间为165min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为4.7mm；粗轧温度为1140℃，终轧温度为920℃，卷取温度为582℃；
冷轧工序：总压下率为64%，轧后板厚为1.7mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至823℃，此过程用时214s；保温68s后以60℃/s的速度快速冷却至465℃；在锌液温度为459℃条件下，浸镀8s后，再以9℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.28%。
实施例5
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1671℃；
加热工序：加热温度为1255℃，保温时间为162min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为3.7mm；粗轧温度为1133℃，终轧温度为928℃，卷取温度为590℃；
冷轧工序：总压下率为62%，轧后板厚为1.4mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至830℃，此过程用时217s；保温60s后以57℃/s的速度快速冷却至473℃；在锌液温度为462℃条件下，浸镀7s后，再以14℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.25%。
实施例6
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1675℃；
加热工序：加热温度为1237℃，保温时间为155min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为5.0mm；粗轧温度为1150℃，终轧温度为925℃，卷取温度为585℃；
冷轧工序：总压下率为64%，轧后板厚为1.8mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至825℃，此过程用时200s；保温50s后以62℃/s的速度快速冷却至469℃；在锌液温度为465℃条件下，浸镀5s后，再以10℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.33%。
实施例7
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1668℃；
加热工序：加热温度为1250℃，保温时间为153min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为3.5mm；粗轧温度为1133℃，终轧温度为918℃，卷取温度为576℃；
冷轧工序：总压下率为63%，轧后板厚为1.3mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至829℃，此过程用时211s；保温69s后以63℃/s的速度快速冷却至472℃；在锌液温度为455℃条件下，浸镀7s后，再以15℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.31%。
实施例8
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1670℃；
加热工序：加热温度为1239℃，保温时间为158min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为4.1mm；粗轧温度为1140℃，终轧温度为930℃，卷取温度为588℃；
冷轧工序：总压下率为63%，轧后板厚为1.5mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至810℃，此过程用时205s；保温51s后以69℃/s的速度快速冷却至470℃；在锌液温度为463℃条件下，浸镀6s后，再以13℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.30%。
实施例9
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1673℃；
加热工序：加热温度为1245℃，保温时间为161min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为4.8mm；粗轧温度为1135℃，终轧温度为921℃，卷取温度为580℃；
冷轧工序：总压下率为62%，轧后板厚为1.8mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至817℃，此过程用时220s；保温80s后以65℃/s的速度快速冷却至474℃；在锌液温度为457℃条件下，浸镀9s后，再以5℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.27%。
实施例10
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1672℃；
加热工序：加热温度为1247℃，保温时间为147min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为4.5mm；粗轧温度为1150℃，终轧温度为935℃，卷取温度为599℃；
冷轧工序：总压下率为62%，轧后板厚为1.7mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至820℃，此过程用时209s；保温55s后以64℃/s的速度快速冷却至475℃；在锌液温度为460℃条件下，浸镀7s后，再以6℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.20%。
实施例11
本实施例高强钢板的化学成分及质量百分含量见表1，其力学性能见表2。
本实施例轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序。各工序步骤如下：
冶炼工序：钢水出钢温度为1668℃；
加热工序：加热温度为1257℃，保温时间为164min；
热轧工序：为7道次轧制，轧后板厚为3.9mm；粗轧温度为1151℃，终轧温度为917℃，卷取温度为593℃；
冷轧工序：总压下率为62%，轧后板厚为1.5mm；
热镀锌工序：将经冷轧后的钢板加热至825℃，此过程用时206s；保温51s后以60℃/s的速度快速冷却至465℃；在锌液温度为458℃条件下，浸镀6s后，再以5℃/s的速度冷却至室温；锌液中Al的重量百分含量为0.23%。
本发明实施例和对比例钢板的化学成分见表1；性能对比如表2所示。
表1. 本发明实施例与对比例钢板化学成分（wt%）
表1中，余量为Fe和不可避免的杂质。
表2. 本发明实施例与对比例钢板性能对比
由表2可知，本发明高强钢板具有优异的综合力学性能、锌层附着性能及应用性能，可满足冲压轿车白车身门槛零件各项指标要求。
Claims (6)
1.一种轿车门槛加强板用高强钢板，其特征在于，所述高强钢板的化学成分及质量百分含量为：C：0.09～0.11%，Si：0.05～0.07%，Mn：2.11～2.21%，P:0.010～0.017%，S≤0.008%，Al：0.03～0.06%，Cr：0.59～0.65%，Mo：0.31～0.51%，Nb：0.041～0.049%，Ti：0.013～0.017%，V：0.010～0.017%，B：0.001～0.002%，Pr:0.01～0.05%，Ce:0.01～0.05%，且0.02%≤Pr+Ce≤0.06%，余量为Fe和不可避免的杂质；
高强钢板为铁素体和马氏体双相组织，其中铁素体占比为20～25 %；所述高强钢板屈服强度665～685MPa，抗拉强度985～1020MPa，延伸率13～20%，锌层附着力≤1.5级，回弹角≤3°，180°冷弯性能≤ 0.5a，a为钢板厚度；
所述高强钢板由下述方法生产：其包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序；所述热轧工序，为7道次轧制，轧后板厚为3.0～5.0mm；粗轧温度为1133～1153℃，终轧温度为917～937℃，卷取温度为576～599℃；所述热镀锌工序包括：将经冷轧后的钢板加热至810～830℃，保温50～80s后以57～69℃/s的速度快速冷却至465～475℃；在锌液温度为455～465℃条件下，浸镀5～9s后以5～17℃/s的速度冷却至室温；所述钢板加热至810～830℃用时200～220s。
2.基于权利要求1所述的一种轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、浇铸、加热、热轧、冷轧和热镀锌工序；
所述热轧工序，为7道次轧制，轧后板厚为3.0～5.0mm；粗轧温度为1133～1153℃，终轧温度为917～937℃，卷取温度为576～599℃；
所述热镀锌工序包括：将经冷轧后的钢板加热至810～830℃，保温50～80s后以57～69℃/s的速度快速冷却至465～475℃；在锌液温度为455～465℃条件下，浸镀5～9s后以5～17℃/s的速度冷却至室温；所述钢板加热至810～830℃用时200～220s。
3.根据权利要求2所述的轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序，钢水出钢温度为1668～1676℃。
4.根据权利要求3所述的轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，加热温度为1237～1257℃，保温时间为147～165min。
5.根据权利要求4所述的轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法，其特征在于，所述冷轧工序，总压下率为60～64%，轧后板厚为1.2～1.8mm。
6.根据权利要求2-5任一项所述的轿车门槛加强板用高强钢板的生产方法，其特征在于，所述热镀锌工序，锌液中Al的重量百分含量为0.20～0.36%。
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