本发明涉及冶金技术领域，且特别涉及一种热轧钢板及其制备方法。
背景技术：
随着汽车轻量化技术的发展，汽车用钢朝着高强钢方向发展已成为必然趋势。高强钢热成形前具有变形抗力小、塑性优良、利于成形等特点；热成形和淬火后具有超高强度，所以热成形钢广泛应用于汽车结构件和加强件，包括立柱、保险杠和防撞梁等。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种热轧钢板，其性能优异，具有较高的屈服强度和抗拉强度。
本发明的第二目的在于提供一种热轧钢板的制备方法，该方法简单，易操作。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种热轧钢板，按质量百分数计，热轧钢板由以下化学成分组成：
0.20～0.25％的C、0.10～0.40％的Si、1.00～1.50％的Mn、0.10～0.40％的Cr、0.01～0.04％的Ti、0.01～0.06％的Al、0.01～0.10％的V、0.0015～0.0035％的B、≤0.020％的P、≤0.010％的S、≤0.006％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
一种热轧钢板的制备方法，包括：将具有上述化学成分组成的原料进行冶炼，铸造成板坯后经过热轧、层流冷却，其中，热轧过程的精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为850～950℃。
本发明实施例的有益效果是：本公开的热轧钢板及其制备方法中，添加的钒元素通过晶粒细化和析出强化等方式改善热轧钢板的力学能力，有利于后续的热轧过程中得到强度高的热轧钢板钢板部件。避免了添加Nb、Mo等昂贵的微合金元素，节约了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1的热轧钢板基板的微观组织图；
图2为本发明实施例1的热轧钢板部件的微观组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种热轧钢板及其制备方法，进行具体说明。
现有的高强钢中较多会添加Nb、Mo等昂贵的微合金元素，增加了生产成本，同时，Nb抑制奥氏体动态再结晶，使得热轧负荷和难度增加。且在制备过程中由于高C含量形成的孪晶马氏体导致脆性，需要将热成形零件进行回火处理。
基于此，本实施例提供一种热轧钢板及其制备方法。
一种热轧钢板，按质量百分数计，热轧钢板由以下化学成分组成：
0.20～0.25％的C、0.10～0.40％的Si、1.00～1.50％的Mn、0.10～0.40％的Cr、0.01～0.04％的Ti、0.01～0.06％的Al、0.01～0.10％的V、0.0015～0.0035％的B、≤0.020％的P、≤0.010％的S、≤0.006％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
其中，C(碳)作为热成形钢最重要的组分之一，决定了热轧钢板的强度、塑性和成形性能。C是钢铁材料中固溶强化效果最明显的元素，钢中固溶C含量增加0.1％，其强度可提高约450MPa。C含量过低时，奥氏体的稳定性和马氏体淬硬性下降，导致强度偏低；C含量过高时，双相钢的塑性和焊接性能下降。因此，选择C的含量为0.20～0.25％。在一些实施方式中，C的含量为0.21～0.23％。在一些实施方式中，C的含量为0.22～0.23％
其中，Si(硅)能固溶于铁素体和奥氏体中以提高钢的强度，其作用仅次于C、P元素，较Mn、Cr、Ti和Ni等元素强。Si还可以抑制铁素体中碳化物的析出，使固溶C原子充分向奥氏体中富集，从而提高其稳定性。然而，Si含量过高时，Si在加热炉中形成的表面氧化铁皮很难去除，会增加除磷难度。因此，选择Si的含量为0.10～0.40％。在一些实施方式中，Si的含量为0.15～0.35％。在一些实施方式中，Si的含量为0.2～0.3％。
其中，Mn(锰)是良好的脱氧剂和脱硫剂，也是钢中常用的固溶强化元素，热成形钢中一般不低于1.00％。Mn既可与C结合形成多种碳化物起到沉淀强化的作用，也可溶于基体中增强固溶强化效果。Mn易与S结合形成高熔点化合物MnS，从而消除或削弱由于FeS引起的热脆现象，改善钢的热加工性能。Mn可以提高奥氏体稳定性，使C曲线右移，从而显著降低马氏体的临界冷却速率。因此，选择Mn的含量为1.00～1.50wt％。在一些实施方式中，Mn的含量为1.10～1.3wt％。在一些实施方式中，Mn的含量为1.1～1.2wt％。
其中，Cr(铬)可以显著延迟珠光体和贝氏体转变，从而使奥氏体充分转变为马氏体组织。由于Cr较Mo具有明显的成本优势，所以大量添加于热成形钢中。因此，选择Cr的含量为0.10～0.40wt％。在一些实施方式中，Cr的含量为0.15～0.35wt％。在一些实施方式中，Cr的含量为0.2～0.3wt％。
其中，V(钒)在双相钢中主要以VC(钒-碳)形式存在，具有显著晶粒细化和弥散沉淀强化的作用。在热冲压加热过程中，未溶解的钒-碳颗粒可以钉扎铁素体晶界，从而起到细化晶粒的作用；退火温度增加至两相区时，钒-碳溶解温度较低，故充分溶解于基体中，同时固溶C原子向奥氏体中富集以提高其稳定性。因此，选择V的含量为0.01～0.10wt％。在一些实施方式中，V的含量为0.05～0.08wt％。在一些实施方式中，V的含量为0.06～0.08wt％。
Al(铝)是钢中常见的脱氧剂，同时可以形成AlN钉扎晶界，从而起到细化晶粒的作用；另外，Al与Si作用相似，可以抑制碳化物析出，从而使奥氏体充分富碳。因此，选择Al的含量为0.01～0.06wt％。在一些实施方式中，Al的含量为0.02～0.04wt％。在一些实施方式中，Al的含量为0.03～0.04wt％。
综合上述因素，本申请的发明人经过创造性思维和长期实验，本申请实施方式的各化学成分配比使得热轧钢板基板具有较好地成形能力，化学成分中添加了钒元素，钒通过晶粒细化和析出强化等方式改善热轧钢板基板的综合力学性能，有利于后续的热轧过程中得到强度高的热轧钢板钢板部件。
另外，在一些实施方式中，按重量百分数计，热轧钢板由以下化学组成：0.21～0.23％的C、0.15～0.35％的Si、1.10～1.30％的Mn、0.15～0.35％的Cr、0.02～0.04％的Ti、0.02～0.04％的Al、0.05～0.08％的V、0.002～0.0030％的B、≤0.015％的P、≤0.005％的S、≤0.005％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
在一些实施方式中，按重量百分数计，热轧钢板由以下化学组成：0.22～0.23％的C、0.2～0.3％的Si、1.10～1.20％的Mn、0.2～0.3％的Cr、0.03～0.04％的Ti、0.03～0.04％的Al、0.06～0.08％的V、0.002～0.0030％的B、≤0.01％的P、≤0.003％的S、≤0.005％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
一种上述的热轧钢板的制备方法，包括：将具有上述化学成分组成的原料进行冶炼，铸造成板坯后经过热轧、层流冷却得到热轧钢板基板，其中，热轧过程的精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为850～950℃。卷曲温度为550-650℃。
需要说明的是，本实施方式中化学成分V和Fe均由铁水提供，即铁水中就含有V和Fe，无需进行额外的添加。避免了添加Nb、Mo等昂贵的微合金元素。在一些实施方式中，精轧开轧温度为1050～1100℃，终轧温度为900～950℃。
进一步地，在本实施方式中，对板坯进行热轧之前，还包括将板坯进行加热、除磷。
经上述方法制备得到的热轧钢板基板，经检测，其微观组织由铁素体和珠光体组成。
进一步地，还包括：将上述热轧钢板基板在900-950℃的条件下加热，然后在800-850℃的条件下热冲压成形，然后在≥20℃/s的条件下进行淬火处理。在一些实施方式中，热冲压成形温度为810-830℃。
由于经本实施方式制得的热轧钢板基板综合力学性能较好，热轧钢板基板在热冲压成形为热轧钢板部件时无需进行回火处理即可得到强度较好地热轧钢板部件。其中，热成形和淬火后通过B抑制铁素体析出，同时Mn、Cr提高淬透性，使热成形钢得到单一的马氏体组织。
经检测，本实施方式制得的热轧钢板部件，其微观组织由单一马氏体组成，因而具有较好的强度。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
准备具有如下化学成分的原料：0.20wt％的C、0.40wt％的Si、1.50wt％的Mn、0.10wt％的Cr、0.01wt％的Ti、0.02wt％的Al、0.01wt％的V、0.0035wt％的B、0.018wt％的P、0.006wt％的S、0.005wt％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
将原料进行冶炼，然后铸造成板坯，将板坯在1230℃的条件下加热，然后除磷、热轧和层流冷却后获得3mm厚的热轧钢板基板。其中，精轧开轧温度为1000℃，终轧温度为850℃，卷曲温度为550℃。
将上述的热轧钢板基板在950℃的条件下加热，然后在850℃的条件下热冲压成形，然后在30℃/s的条件下进行淬火处理得到热轧钢板部件。
实施例2
准备具有如下化学成分的原料：0.25wt％的C、0.1wt％的Si、1wt％的Mn、0.4wt％的Cr、0.04wt％的Ti、0.06wt％的Al、0.1wt％的V、0.0015wt％的B、0.015wt％的P、0.005wt％的S、0.005wt％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
将原料进行冶炼，然后铸造成板坯，将板坯在1220℃的条件下加热，然后除磷、热轧和层流冷却后获得2mm厚的热轧钢板基板。其中，精轧开轧温度为1100℃，终轧温度为950℃，卷曲温度为650℃。
将上述的热轧钢板基板在950℃的条件下加热，然后在850℃的条件下热冲压成形，然后在25℃/s的条件下进行淬火处理得到热轧钢板部件。
实施例3
准备具有如下化学成分的原料：0.21wt％的C、0.15wt％的Si、1wt％的Mn、0.35wt％的Cr、0.02wt％的Ti、0.04wt％的Al、0.06wt％的V、0.002wt％的B、0.01wt％的P、0.005wt％的S、0.005wt％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
将原料进行冶炼，然后铸造成板坯，将板坯在1200℃的条件下加热，然后除磷、热轧和层流冷却后获得3mm厚的热轧钢板基板。其中，精轧开轧温度为1050℃，终轧温度为900℃，卷曲温度为600℃。
将上述的热轧钢板基板在930℃的条件下加热，然后在830℃的条件下热冲压成形，然后在25℃/s的条件下进行淬火处理得到热轧钢板部件。
实施例4
准备具有如下化学成分的原料：0.23wt％的C、0.35wt％的Si、1.3wt％的Mn、0.15wt％的Cr、0.04wt％的Ti、0.02wt％的Al、0.05wt％的V、0.003wt％的B、0.008wt％的P、0.003wt％的S、0.004wt％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
将原料进行冶炼，然后铸造成板坯，将板坯在1220℃的条件下加热，然后除磷、热轧和层流冷却后获得3mm厚的热轧钢板基板。其中，精轧开轧温度为1100℃，终轧温度为930℃，卷曲温度为620℃。
将上述的热轧钢板基板在950℃的条件下加热，然后在820℃的条件下热冲压成形，然后在20℃/s的条件下进行淬火处理得到热轧钢板部件。
实施例5
准备具有如下化学成分的原料：0.22wt％的C、0.2wt％的Si、1.1wt％的Mn、0.2wt％的Cr、0.04wt％的Ti、0.04wt％的Al、0.08wt％的V、0.002wt％的B、0.008wt％的P、0.002wt％的S、0.004wt％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
将原料进行冶炼，然后铸造成板坯，将板坯在1210℃的条件下加热，然后除磷、热轧和层流冷却后获得2mm厚的热轧钢板基板。其中，精轧开轧温度为1000℃，终轧温度为900℃，卷曲温度为610℃。
将上述的热轧钢板基板在900℃的条件下加热，然后在810℃的条件下热冲压成形，然后在25℃/s的条件下进行淬火处理得到热轧钢板部件。
实施例6
准备具有如下化学成分的原料：0.23wt％的C、0.3wt％的Si、1.2wt％的Mn、0.3wt％的Cr、0.03wt％的Ti、0.03wt％的Al、0.07wt％的V、0.003wt％的B、0.007wt％的P、0.002wt％的S、0.003wt％的N以及余量的Fe和不可避免杂质。
将原料进行冶炼，然后铸造成板坯，将板坯在1220℃的条件下加热，然后除磷、热轧和层流冷却后获得2mm厚的热轧钢板基板。其中，精轧开轧温度为1100℃，终轧温度为900℃，卷曲温度为650℃。
将上述的热轧钢板基板在950℃的条件下加热，然后在800℃的条件下热冲压成形，然后在25℃/s的条件下进行淬火处理得到热轧钢板部件。
试验例1
对实施例1的热轧钢板基板和热轧钢板部件的微观组织图进行测试，其测试结果请分别参照图1和图2。
其中，图1示出了热轧钢板基板的微观组织图，从图1中可以看出，热轧钢板基板的微观组织由铁素体和珠光体组成。
图2示出了热轧钢板部件的微观组织图。从图2中可以看出，热轧钢板部件的微观组织由单一马氏体组成。
试验例2
对实施例1和实施例2的热轧钢板基板和热轧钢板部件进行力学性能测试，其结果请参照表1和表2。
表1实施例1和实施例2的热轧钢板基板的力学性能
从表1的结果可以看出，本发明实施例的热轧钢板基板的屈服强度、抗拉强度及伸长率均较优。
表2实施例1和实施例2的热轧钢板部件的力学性能
从表2的结果可以看出，本发明实施例的热轧钢板部件的屈服强度、抗拉强度及伸长率也都较好。
综上所述，本发明实施例本的热轧钢板及其制备方法中，添加的钒元素通过晶粒细化和析出强化等方式改善热轧钢板基板的力学能力，有利于后续的热轧过程中得到强度高的热轧钢板钢板部件。避免了添加Nb、Mo等昂贵的微合金元素，节约了成本。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。