[發明專利]抗拉強度540MPa級具有高擴孔性能的鐵素體貝氏體鋼及其生產方法

有效

• 申請號: 201310460521.0
• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN103469068A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 劉永前;趙江濤;陳宇;趙如意;劉斌;徐浩;鐘定忠;周祖安
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C21D8/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;楊柳林

技術領域

本發明涉及汽車用鋼技術領域，具體地指一種抗拉強度540MPa級具有高擴孔性能的鐵素體貝氏體鋼及其生產方法。

背景技術

隨著汽車工業的快速發展，汽車排放對環境污染的影響日益突出，節能減排刻不容緩，汽車輕量化是汽車節能減排的有效手段。車輪作為高速旋轉的部件，其輕量化節能是其它零部件的1.5倍左右，效果尤為顯著。汽車車輪、底盤等部件由于其復雜的成形、翻邊、擴孔工序而要求材料具有高成性能、高翻邊性能。目前國內乘用車鋼質車輪、底盤結構件主要使用低合金高強鋼，其中車輪輪輻件部分使用鐵素體/馬氏體雙相鋼（DP鋼），實際生產中由于低合金高強鋼和DP鋼的擴孔性能較低，因此在擴孔翻邊工序中常出現開裂，影響生產效率和成材率，而且，若車輪上存在未被發現的細小裂紋，對車輛行駛會造成嚴重的安全隱患。

與傳統材料低合金高強鋼、DP鋼相比，熱軋鐵素體貝氏體鋼（FB鋼）具有高強度和良好冷成形性的配合、良好的擴孔、焊接及疲勞性能，是汽車車輪和底盤結構件等部件用熱軋高強度鋼板的理想材料。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種抗拉強度540MPa級具有高擴孔性能的鐵素體貝氏體鋼及其生產方法，該鋼的擴孔翻邊性能、沖壓成形性能和焊接性能優良，能適用于汽車車輪、底盤等結構件，同時，其生產方法工藝流程簡單，成本低廉。

實現上述目的，本發明的抗拉強度540MPa級具有高擴孔性能的鐵素體貝氏體鋼，其化學成分按重量百分數計為：

C：0.10～0.15%，Si：0.10～0.50%，Mn：0.50～1.0%，P：0.03～0.05%，S≤0.008%，Nb：0.01～0.05%，Al：0.01～0.06%，余量為Fe及不可避免的雜質。

進一步地，其化學成分按重量百分數計為：C：0.11～0.13%，Si：0.33～0.39%，Mn：0.57～0.93%，P：0.036～0.044%，S≤0.004%，Nb：0.015～0.039%，Al：0.03～0.05%，余量為Fe和不可避免的雜質。

再進一步地，它的金相組織為多邊形鐵素體和貝氏體，其中，鐵素體的體積含量為60～85%，貝氏體的體積含量為15～40%。

本發明的抗拉強度540MPa級具有高擴孔性能的鐵素體貝氏體鋼的生產方法，按通常純凈鋼工藝進行，包括轉爐冶煉、真空處理、連鑄、鑄坯加熱、粗軋、精軋、冷卻、卷取的步驟，其特殊之處在于：

所述轉爐冶煉時，出鋼溫度為1680～1700℃；所述真空處理時間為12～17min；所述連鑄時，控制拉坯速度為0.9～1.2m/min；所述鑄坯加熱時，加熱至1230～1290℃，保溫60～90min；所述粗軋時，控制其結束溫度在1040～1100℃，控制壓下率≥75%；所述精軋時，控制其終軋溫度在840～880℃，總壓下率≥75%；所述卷取時，卷取溫度控制在430～490℃。

進一步的，所述冷卻時，前段層流冷卻速，冷卻度控制在80～120℃/s，冷卻停止溫度為620～690℃；中段空冷，空冷速度3～8℃/s，空冷時間為5～10s；后段層流冷卻，冷卻速度控制在80～110℃/s。

更進一步的，所述精軋時，采用7機架進行精軋。

再進一步的，所述粗軋的壓下率控制為≥85%；所述精軋的壓下率控制為≥85%。

本發明抗拉強度540MPa級具有高擴孔性能的鐵素體貝氏體鋼中各元素含量控制的機理及作用如下：

碳是最廉價的固溶強化元素，影響FB鋼中貝氏體的體積分數和含碳量，從而對FB鋼的強度有重要影響。如果其含量小于0.10%，則不能滿足材料強度的要求，如果隨著碳含量的提高，則沖壓成形性和焊接性會降低，因此在保證強度的前提下采用較低碳含量，所以，將其含量限定在0.10～0.15%范圍，優選為0.11～0.13%。

硅可以通過固溶強化提高鋼材強度，還可抑制碳化物的析出，避免珠光體相的出現。如果其含量小于0.10%，則不能發揮其效果；如果其含量超過0.50%，則會惡化熱軋鋼板的表面質量和焊接性能，所以，將其含量限定在0.10～0.50%范圍，優選為0.33～0.39%。

錳是有效的固溶強化和促進貝氏體生成元素，為了發揮其效果，必須添加0.5%以上。但是添加多量的錳，會導致鋼的塑性下降，因此在保證強度的前提下，減少Mn的添加量，所以將Mn含量限定在0.50～1.0%范圍，優選為0.57～0.93%。