本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种400-500mpa级高均匀延伸率热连轧钢板及其制造方法，不用热处理的、产品厚度不超过12mm、强度为400-500mpa级，高均匀延伸率，此钢板特别适合用作轿车底盘部件。
背景技术：
钢板是汽车上最常用的材料之一，它广泛用于制造汽车的结构件，承担汽车各个位置的不同负荷。
热轧钢板主要用于轿车底盘、车轮、悬挂及其周围部件，它的重量大约占车体总重量的25％以上。400-500mpa级的热轧钢板是应用最为广泛的强度范围的材料，它通常具有非常良好的成形性能和焊接性能，可以满足绝大多数汽车零部件的成形要求。但随着汽车上附带设备的不断增加，许多零件的形状也变得越来越复杂，对钢板成形性能的要求也变得越来越高。因此，希望能够得到具有更好成形性能的材料，解决面临的矛盾。
在使用传统意义上的钢板时，通常只关注它们的屈服强度、抗拉强度和断裂延伸率。但是这在更加精细的加工工艺中是远远不够的。要获得更高成形性能的钢板，并不是提高断裂延伸率就可以了。实际上，对于冲压成形工艺，均匀延伸率的提高具有更加重要的作用。一般来说，提高钢板的断裂延伸率，就可以提高钢板的均匀延伸率。但是为满足更高的成形要求而提高钢板的断裂延伸率变得日益困难时，单独提高钢板的均匀延伸率，变得更加重要。而实际上，通过对钢板成分、微观组织、工艺的调整，可以使得一些钢板不需要提高断裂延伸率，就能够提高均匀延伸率，改善钢板的冲压成形性能。
加拿大专利ca2775031提出了一个成分为0.06％-0.12％c，0.01％-1.0％si，1.2％-3.0％mn，≤0.015％ρ，≤0.005％s，≤0.08％al，0.005％-0.07％nb，0.005％-0.025％ti，≤0.010％ν和≤0.005％o，其余为fe或杂质的厚规格热轧钢板制造工艺，在1000-1300℃加热后，终轧温度不低于ar3，并确保在≤900℃时的轧制减薄不小于50％，随后以≥5℃/s的速度冷却到500-680℃，在以2℃/s以上的速度加热到550-700℃，随后加速冷却。形成的组织为贝氏体+马-奥岛的两相组织，其中马-奥岛的占比为3-20％。
日本发明jp2010063547采用以下成分：0.03-0.20％c，0.05-0.6％si，0.3-2.0％mn，≤0.015％ρ，≤0.003％s，≤0.05％al，≤0.010％ν，为了提高强度可再加入cr、ni、mo、cu、nb、ti、v，其余为fe或杂质，碳当量0.33-0.50％。在≥850℃终轧，以冷却速度≤1.0℃/s冷却到α-γ两相区(580-650℃)，保持20分钟后加速冷却，冷却速度≤100℃/s。构成组织为10-45％铁素体和上贝氏体，上贝氏体中马氏体含量≤5％。制造抗拉强度≥590mpa、具有低屈强比、高均匀延伸率、厚度为≥12mm的钢板。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种400-500mpa级高均匀延伸率热连轧钢板及其制造方法，所述钢板不需经过热处理、在常规热轧生产线直接生产、薄规格(≤12mm)、抗拉强度为400mpa以上级别、均匀延伸率为20％以上的高均匀延伸率；这种高均匀延伸率钢板热轧后冷却工艺较简单、性能均匀、板形好，具有良好冷加工性和焊接性能，生产成本低，能够满足汽车底盘和结构件等形状复杂零部件的成形性能要求。该热轧产品经酸洗后，表面质量会有大幅度的改善。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
400-500mpa级高均匀延伸率热连轧钢板，其成分重量百分比为：c0.04～0.08％，si0～1.6％，mn0.8～1.5％，p≤0.035％，s≤0.001％，al0.025～0.060％，n≤0.0060％，及ti≤0.03％、nb≤0.05％和ca≤0.0050％中一个以上元素，其余是fe和不可避免的杂质。
优选的，钢板的微观组织为10-30％的贝氏体以及70-90％的铁素体，其中，长宽比在1.0～1.2的铁素体的比例不低于80％。
优选的，钢板屈服强度≥460mpa、抗拉强度≥550mpa、均匀延伸率为20％以上，-40℃的夏比冲击功(单个值)≥100j、kca(-10°℃)≥6500n/mm1.5。
优选的，钢板厚度≤12mm。
本发明中各合金元素的作用：
c：用于形成足够碳化物强化相，以保证钢的强度级别，c太低强度达不到要求，c太高对焊接性能和成形性能不利。
si：在钢中的作用有如下三个：
1.起固溶强化作用，提高钢的强度；
2.可以对奥氏体向铁素体的转变起加速的作用，使奥氏体向铁素体的转变速度加快；
3.阻止c化物的析出，避免珠光体相的出现。
但是，太高的si含量容易使钢板表面产生红铁皮等表面缺陷。
mn：是固溶强化元素，低于1.0％钢的强度不足，太高会使钢的塑性下降。
p：是钢中的杂质元素，含量应越低越好。
s：也是钢中的杂质元素，通常要求钢中s含量在0.01％以下，但为了保证热轧高强度钢板具有较高的扩孔率，要求s的含量必须在0.001％以下。
al：是钢中的脱氧元素，减少钢中的氧化物夹杂、纯净钢质，有利于提高钢板的成形性能。
ti：是有效细化晶粒、提高强度和韧性的元素，以碳化物和碳氮化物的形式存在于钢中，加入量低于0.01％强化效果小。
nb：是有效细化晶粒、提高强度和韧性的元素，以碳化物和碳氮化物的形式存在于钢中。还可以降低钢的再结晶温度。
ca：可改变钢中硫化物的形态，提高钢板的塑性和韧性，有助于提高钢板的扩孔率。
本发明钢板的微观组织为10-30％的贝氏体以及70-90％的铁素体，其中，长宽比在1.0～1.2的铁素体的比例不低于80％。
铁素体具有良好的延展性，可以提供材料较高的均匀延伸率。铁素体还能够扩大贝氏体塑性变形的延展范围；且保证大多数铁素体的长宽比在1.0～1.2，可以使铁素体的变形更加均匀，有利于确保材料具有较高的均匀延伸率。
贝氏体具有较高的强度，可以提高材料的整体强度。
材料均匀延伸性能的提高是因为在贝氏体硬相之间的铁素体软相发挥了整体协调变性作用所致。由于铁素体的存在减慢了贝氏体发生应力集中的过程，提高材料的均匀延伸率。
本发明的400-500mpa级高均匀延伸率热连轧钢板的制造方法，其包括如下步骤：
1)冶炼、铸造
按上述成分冶炼、铸造成坯；
2)板坯加热，加热温度控制在1150～1250℃；
3)轧制，在不低于ar3的温度下进行轧制，轧制变形量80-95％，终轧温度800～900℃；
4)终轧后的钢板以50～150℃/s的冷却速度冷到600～750℃，随后以3～10℃/s的冷却速度在空气中冷却2～10秒钟，随后再次以100℃/s以上的冷却速度冷却至350～500℃并卷取，然后空冷至室温。
本发明中工艺条件的说明：
加热温度低于1150℃，微合金元素溶解不充分，未能充分利用微合金元素的作用，强度降低。高于1250℃晶粒容易粗化，对提高钢板韧性不利。
板坯在奥氏体再晶界区进行粗轧，通过轧制变形后的再结晶细化奥氏体晶粒，钢板的变形量在80-95％，终轧温度控制在奥氏体未再结晶区780～850℃，通过奥氏体低温区的轧制变形，使奥氏体晶粒内形成变形带并因应变诱发微合金元素的碳氮化物沉淀，细化奥氏体的相变产物，提高钢板的韧性。
终轧后钢板以50～150℃/s以上冷却速度冷却到600～750℃，在空气中以3～10℃/s的冷却速度冷却2～10秒，使部分奥氏体在此温度范围转变成铁素体，随后钢板以100℃/s以上的冷却速度冷却到350～500℃卷取，使材料进入贝氏体区，最终形成大约10-30％的贝氏体以及约70-90％的铁素体。为了保证材料均匀延伸率有3个百分点以上的提高，要求微观组织中长宽比在1.0～1.2的铁素体的比例不低于80％，见图1。若卷取温度高于500℃，钢板微观组织中容易出现大量的珠光体(超过20％)，会使钢板的均匀延伸率降低。
作为汽车底盘和结构件用材料，传统固溶强化和析出强化钢板必须有足够的强度和较高的断裂延伸率，但断裂延伸率提高比较困难，而在相同断裂延伸率的条件下，通过改变钢板内部的微观组织构成，提高钢板的均匀延伸率，同样可以有效地改善钢板的成形性能，减少甚至避免在复杂形状零部件的成形加工时产生开裂现象。
本发明是一种无需调质处理、热轧后通过分段的冷却工艺，使同等强度级别钢板在均匀延伸率上获得至少3个百分点的提高的热轧钢板及其制造方法，该类型钢板具有较高的均匀延伸率和良好的成形性能，主要用于汽车底盘和车轮等较复杂形状零部件成形加工。
本发明与现有专利相比存在很大的差别：
1、强度：本发明适用的强度范围更宽，可低至400mpa。日本专利jp2010063547、加拿大专利ca2775031适用的强度范围在517mpa以上。
2、厚度：本发明厚度≤12mm，适用于较薄的厚度。日本专利jp2010063547、加拿大专利ca2775031的厚度则在14mm以上。
3、组织：本发明组织为铁素体+10-30％贝氏体。而加拿大专利ca2775031的组织为贝氏体+3-20％马氏体和日本专利jp2010063547的组织为10-45％铁素体+贝氏体(≤5％马氏体)。
4、工艺制度：本发明的冷却过程为水冷-空冷-水冷的三段式冷却模式。日本专利jp2010063547则为空冷-水冷的二段式冷却。加拿大专利ca2775031采用两个不同的冷却速度。
本发明的有益效果：
本发明热轧高强度高强度钢板，采用了比较简单的成分设计，基本强化元素为c、mn，少量添加nb、ti；在生产过程中，采用了相对简单的生产工艺，热轧后在常规层流冷却工序上增加了一个分段冷却模式，易于生产。
按照上述成分设计和工艺设计所生产的本发明钢板，具有高的均匀延伸率，使得本发明钢板的冷加工性能优异，在制造形状较复杂的汽车底盘和汽车结构件时，具有独到的优势。
附图说明
图1为本发明实施例c钢的显微组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
表1是本发明实施例钢的化学成分，a～e钢本发明钢实施例的成分，h、g钢是用常规的钢作为比较钢。表2为本发明实施例钢的制造工艺，表3为本发明实施例钢的性能。厚度为3mm的钢板的力学性能，力学性能的测试按gb6397－86标准进行，比较例是相近强度的常规钢板。
表1
如图1所示，本发明实施例c钢板的微观组织为铁素体+少量的贝氏体。
表2
*实施例和比较例拉伸试样标距均为50mm。
表3实施例钢与比较钢的力学性能