含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢材制造技术，具体涉及一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢及 其制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国汽车工业的发展，特别是近年以来我国汽车市场出现的"井喷"式发展， 对汽车材料的性能提出了新的要求。作为汽车车身覆盖件材料的钢板，其成型性能将直接 决定冲压加工的废品率以及冲压工模具的寿命，涂镀层的性能亦决定了汽车的耐腐蚀性和 使用寿命。合金化IF钢由于其优异的加工成型性能和防腐性能成为汽车车身覆盖件的主 要用钢，广泛应用在各汽车厂商特别是日韩系品牌的汽车厂，而由于日韩系汽车品牌目前 在中国市场的汽车占有率一直名列前茅，因此，合金化IF钢在市场中的应用非常大，且效 益可观。
[0003] 钛或铌微合金化的IF钢由于没有时效性而可以毫无困难的在无过时效段的连续 热镀锌线上生产，而铌钛复合的IF钢除了具有良好的烘烤硬化性能，对合金化热镀锌钢板 还具有较低的粉化性能、低的深冲诱发脆性及优良的！*值，另外，铌元素对细化晶粒、提高 韧脆转变温度及可镀性都具有积极作用。
[0004] 汽车品牌对于汽车外覆盖件IF钢在诸多性能方面有其自身的要求，比如焊接性 能、疲劳强度、值等等方面，在汽车外覆盖件IF钢中加入铌，可以有效地改善产品在这 些方面的性能，满足汽车厂家的要求。
[0005] IF钢中的碳、氮含量和微台金元素钛、铌含量对钢的性能有着至关重要的影响， 现在，先进的炼钢工艺已把钢中的碳、氮含量降低到0.003%以下，在碳、氮含量很低的前 提下，钛、铌添加能有效地提高薄钢板的深冲性能，这是因为钛、铌与碳、氮结合成碳氮化合 物，以第二相粒子的形式析出，使钢成为无间隙原子状态，从而具有较好的深冲性能。汽车 外覆盖件要求美观，因此对冲压过程中钢板的各向异性要求要小，即△r值低，且其焊接性 能和疲劳强度均需满足要求。另外，车身用外覆盖件的耐蚀性是决定汽车使用寿命的主要 因素，汽车外覆盖件钢板应具有耐大气腐蚀和盐雾腐蚀的能力，用涂漆冷轧非涂层钢板做 车体已不能满足耐腐蚀方面的要求，因此耐蚀性优良且深冲性能好的合金化热镀锌IF钢 受到汽车厂家的青睐。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的，在于克服上述不足，提供一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用 钢及其制造方法，使其具备良好的深冲性能和较好的各向同性，同时保证合金化镀层质量。 在钢的化学成分设计上，保证产品具有良好的成形性能和较好的表面质量；在工艺设计上， 采用合适的轧制和退火以及合金化热镀锌工艺，保证产品具有较高的有利织构含量、良好 的耐蚀性和高表面质量特征。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其特殊 之处在于：钢中化学成分及重量百分比为：C彡0. 003% ;Si彡0. 01%;Mn:0. 06~0. 15% ;P彡 0? 015%;Nb:0? 01 ~0? 04%;Ti:0? 02 ~0? 05% ;A1S:0. 015 ~0? 04%;S彡 0? 01% ; N<0. 003%，其余为Fe和不可避免杂质。
[0008] 进一步地，钢中化学成分及重量百分比为：C:0. 0011~0. 0022%;Si:0. 0035~ 0? 0067%;Mn:0? 105 ~0? 125%;P:0? 009 ~0? 013%;Nb:0? 023 ~0? 034%;Ti:0? 0301 ~ 0? 0405%;A1S:0. 022 ~0? 038%;S:0? 0038 ~0? 0057%;N:0? 0021 ~0? 0025%，其余为Fe 和不可避免杂质。
[0009] 更进一步地，钢中化学成分及重量百分比为：C:0. 0014~0. 0015%;Si:0. 0049~ 0? 0053 %;Mn:0? 112 %;P:0? 01 ~0? 012 %;Nb:0? 027 %;Ti:0? 035 % ;A1S:0. 027 %;S: 0? 0045~0? 005%;N:0? 0022~0? 0024%，其余为Fe和不可避免杂质。
[0010]另外，本发明提供含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢的制造方法，生产工艺依 次为炼钢，热轧，冷轧，连续退火与合金化镀锌工序，其特殊之处在于：
[0011] 所述热轧工序采用高温终轧、高温卷取，所述冷轧工序采用大冷轧压下率，合金 化过程高温连续退火，热轧加热温度为1200~1260°C，终轧温度910~950°C，卷取温度 685~725°C，冷轧压下率70~80%，合金化过程中的退火温度840~860°C，合金化温度 505~535°C，镀层铁含量9. 5%~10. 5%，光整延伸率0? 6%~0? 8%。
[0012] 在上述技术方案中，IF钢要求将钢中间隙固溶的C、N原子完全消除，为获得IF钢 成品钢材的良好的深冲性能与优良的表面性能，要求钢中碳、氮、氧及夹杂物的含量尽可能 低。
[0013] C:碳通过间隙固溶强化，可显著提高钢的强度，但是钢中的碳含量高对成形性能 极为不利，故将其含量限定在：c< 0. 003%。
[0014]Si:硅有较强的固溶强化效果，可提高钢的强度，但是IF钢中加入硅元素不 仅对成形性能不利，而且影响合金化热镀锌后的表面质量。所以，将其含量限定在： Si彡 0? 01%〇
[0015] Mn:锰也是固溶强化元素，可提高钢的强度，但较高的锰含量对成形性能不利，尤 其是钢中的固溶碳、氮原子较多时，锰对成形性能的严重损害是由于锰与间隙原子之间的 交互作用而导致的。在本发明钢中，由于碳、氮原子完全被固定，所以锰的不良影响减少。考 虑到实际情况，所以，将其含量限定在〇. 06~0. 15%范围。
[0016]P:磷是固溶强化元素，是提高铁素体强度最高的元素。钢中加入适量的磷元素，其 在提高钢的强度的同时，不降低钢的成形性能。但是，较高的磷元素会使有利织构减弱，降 低钢的r值。考虑磷元素对钢性能的综合影响，将其含量限定在：P< 0. 015%。
[0017]Als:酸溶铝是作为脱氧剂加入的，保证钢水的纯净，但过多的铝含量会形成氧化 铝夹杂。综合考虑钢中的Als含量控制在0. 015~0. 04%。
[0018]Ti和Nb:钛、铌是强C、N化物形成元素，钢中加入钛和铌的目的是固定钢中的间隙 原子C和N，净化铁素体基体，从而使本发明钢种具有良好的成形性能。同时，铌、钛的加入 可起到析出强化和细化晶粒的作用，并且铌、钛的复合添加利于钢板表面的合金化热镀锌， 而且通过配合合适的生产工艺控制可以减小钢板的各向异性。所以，将其含量限定在Nb: 0? 01 ~0? 04%;Ti:0? 02 ~0? 05%。
[0019]S:硫在本发明钢中属于控制元素，其含量越低越好，考虑到实际冶炼成本。故将其 含量控制在：S彡0.01%。
[0020] N:氮在钢中是有害元素，影响钢的成形性能。故将其含量控制在：N< 0. 003%。
[0021] 有益效果：本发明合金化IF钢的成分采用超低C、微合金和极低的S和N含量，其 中微合金采用铌钛复合的成分配比，冶炼采用洁净钢生产技术，热轧应用控轧控冷工艺，冷 轧采用大压下量，合金化过程采用高温退火，使钢具有低的强度和极高的深冲性能，同时具 备低的△r值和较好的镀层质量，利用该技术方案生产出来的含Nb合金化热镀锌汽车外覆 盖件用钢，具有良好的各向同性，焊接性能也非常优异，详细数据及效果见实施例。在利用 该产品生产汽车外覆盖件时，所得零件质量优异、且耐腐蚀性好，使用寿命长，这样就无疑 对节省成本，提高生产效率起到了重要作用，具有显著的社会效益和经济效益。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例1产品金相组织图；
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
[0024] 实施例1至5含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其钢中化学成分及重量百分 比分别按下表1进行设计。
[0025] 表1各实施例钢中化学成分设计
[0027] 实施例1至5含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢的制造方法，都依次包括炼钢， 热轧，冷轧，连续退火与合金化镀锌工序，不同之处在于制造过程中不同工序涉及的工艺参 数设计不同，具体工艺参数设计如下表2。
[0028] 表2各实施例的工艺参数
[0029]
[0030] 实施例1至5制造出的含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢产品的组织和力学性 能如表3,其中屈服强度110~150MPa，抗拉强度高于270MPa，伸长率（A5CI_)不低于47%， 平均塑性应变比F值不低于2. 1，Ar值不超过0. 3,产品钢具有低的强度和极高的深冲性 能，同时具备低的Ar值，即良好的各向同性和较好的镀层质量。
[0031] 表3各实施例产品的性能
[0033] 各实施例的成品金相组织图相似，取实施例1的观察结果如图1所示，组织为铁素 体加少量的三次渗碳体。
【主权项】
1. 一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其特征在于：钢中化学成分及重量百分 比为：C 彡 0? 003% ;Si 彡 0? 01% ;Mn :0? 06 ~0? 15% ;P 彡 0? 015% ;Nb :0? Ol ~0? 04% ; Ti :0? 02 ~0? 05% ;A1S:0. 015 ~0? 04% ;S 彡 0? 01% ;N 彡 0? 003%，其余为 Fe 和不可避 免杂质。2. 根据权利要求1所述的含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其特征在于：钢中 化学成分及重量百分比为：C :0? 0011~0? 0022% ;Si :0? 0035~0? 0067% ;Mn :0? 105~ 0? 125% ;P :0? 009 ~0? 013% ;Nb :0? 023 ~0? 034% Ji :0? 0301 ~0? 0405% ;A1S:0. 022 ~ 0? 038% ;S :0? 0038 ~0? 0057% ;N :0? 0021 ~0? 0025%，其余为 Fe 和不可避免杂质。3. 根据权利要求1所述的含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，其特征在于：钢中化 学成分及重量百分比为：C :0? 0014 ~0? 0015% ;Si :0? 0049 ~0? 0053% ;Mn :0? 112% ;P : 0? 01 ~0? 012% ;Nb :0? 027% ;Ti :0? 035% ;A1S:0. 027% ;S :0? 0045 ~0? 005% ;N :0? 0022 ~ 0. 0024%，其余为Fe和不可避免杂质。4. 一种权利要求1所述的含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢的制造方法，生产工艺 依次为炼钢，热轧，冷轧，连续退火与合金化镀锌工序，其特征在于： 所述热轧工序采用高温终轧、高温卷取，所述冷轧工序采用大冷轧压下率，合金化过程 高温连续退火，热轧加热温度为1200~1260°C，终轧温度910~950°C，卷取温度685~ 725 °C，冷轧压下率70~80 %，合金化过程中的退火温度840~860 °C，合金化温度505~ 535°C，镀层铁含量9. 5 %~10. 5 %，光整延伸率0? 6 %~0? 8 %。
【专利摘要】本发明公开了一种含铌合金化热镀锌汽车外覆盖件用钢，钢中化学成分及重量百分比为：C≤0.003％；Si≤0.01％；Mn：0.06～0.15％；P≤0.015％；Nb：0.01～0.04％；Ti：0.02～0.05％；Als：0.015～0.04％；S≤0.01％；N≤0.003％，其余为Fe和不可避免杂质，另外本发明还提供相应的制造方法，本发明生产出的外覆盖件用钢具有低的强度和极高的深冲性能，同时具备低的Δr值和较好的镀层质量，具有良好的各向同性，焊接性能也非常优异。
【IPC分类】C21D8/00, C22C38/14
【公开号】CN104962809
【申请号】CN201510393328
【发明人】潘利波, 杜小峰, 田德新, 陈宇, 孙方义, 冯冠文, 周文强
【申请人】武汉钢铁(集团)公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月7日