一种高扩孔率低屈强比热轧高强度钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种钢板及其制造方法，尤其设及一种高强度钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于人类对于环境保护意识的日益增强，降低汽油耗及减少c〇2的排放已 经成为了一个全球共同的呼声。为了达到运一目标，现有技术中采取了诸多措施，其中，车 辆减重是有效降低汽车能耗和C〇2排放量的手段。与此同时，在车辆减重的情况下，还要保 证汽车的安全性能。为了顺应运一全球性的趋势W及对汽车安全性能的重视，对于各种强 度级别高且加工性能良好的新型钢铁材料的需求应运而生。
[0003] 热社钢板主要应用于轿车底盘、车轮、悬挂及其周围部件，其重量约占车体总重的 25% W上。由于钢板强度的提高，由钢板制成的零部件及其设备也面临压力的提升，因此， 企业希望能够获得一种屈服强度低而抗拉强度高的材料，从而解决现实生产中矛盾所在。 与此同时，用于运些设备上的诸多零部件具有比较复杂的外观形状，故而，还要求钢板具有 良好的冲压成形性。与此同时，较高的扩孔（翻边）性能也是运些钢板的一个非常重要的 指标性能。
[0004] 现有技术中的双相钢的微观组织通常为铁素体+马氏体，它具有屈强比低、无屈 服平台、加工硬化率高、烘烤硬化高、疲劳寿命长且焊接性能好等诸多优异性能。然而，现有 技术中的双相钢的低扩孔率成为了其致命的缺点。为了满足钢板在轿车底盘和轿车车轮上 的使用条件，一般采取两种措施，一种是使用强度降低的钢板SOOMPa)，W获得较高的 扩孔性能；另一种则是在零件设计中减少翻边量，W降低对钢板扩孔性能的要求。 阳0化]公开号为TWI300443B的台湾专利文献公开了一种热社钢板及其制造方法。该 热社钢板中的各化学元素（wt. % )为：C:0.01-0. 08%，Si< 0.9%，Mn:0.5-1.6%, Al《1. 2%，化：0. 3-1. 2%。该热社钢板的制造方法分两个阶段冷却，在第一冷却阶段先 W2-15°C/s的冷却速度冷却至730°C，冷却时间为8-40S，在第二冷却阶段再W20-150°C/ S的冷却速度冷却到30(TCW下。该台湾专利文献所公开的热社钢板获得的微观组织为 70-90 %铁素体+30-10 %马氏体。
[0006] 此外，公开号为DE000010327383A，公开日为2005年2月10日，名称为"一种热社 双相钢板的制造方法"的德国专利文献公开了一种钢板及其制造方法。该钢板的各化学元 素（wt. % )为：C:0. 01-0. 08%，Si《0. 9%，Mn:0. 5-1. 9%，Al《1. 2%，Cr:0. 3-1. 2%， 其余为化和不可避免的杂质。该钢板的制造方法包括：在A3-50°C~A3-100°C的溫度下开 始终社，随后W30-150°C/s冷却速度冷却到铁素体区域，冷却时间5秒，再W30-150°C/s 的冷却速度冷却至300°C。该德国专利文献所公开的热社双相钢板的微观组织为马氏体+ 铁素体，且其未对扩孔率和屈强比提出性能要求。
[0007] 随着汽车用钢强度的不断提高，并且汽车零件的设计很难过于简单，鉴于此，企业 迫切需要一种钢材料，既具有较低的屈强比、较高的加工硬化率，又具有较高的扩孔率，W 满足汽车零部件的成形要求。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种高扩孔率低屈强比热社高强度钢板。该钢板的强度较 高，且兼具有较高的扩孔率和较低的屈强比。另外，本发明所述的钢板冷加工性能良好，成 形性能优良且焊接性能佳。此外，本发明所述的钢板能够满足复杂零部件的成形加工要求。
[0009] 为了实现上述目的，本发明提出了一种高扩孔率低屈强比热社高强度钢板，其微 观组织为铁素体+马氏体+贝氏体，该高扩孔率低屈强比热社高强度钢板的化学元素质量 百分含量为：
[0010] C:0. 02 ~0. 08% ;
[0011] Mn:1.0 ~2. 0%;
[0012] Al:0. 025 ~0. 060% ;
[0013] 余量为化和其他不可避免的杂质。
[0014] 本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板中的各化学元素的设计原理 为：
[0015] 碳：C用于形成足够的碳化物W在钢板中形成强化相，从而保证钢的强度级别。然 而，C含量太低，钢板的强度达不到要求，C含量太高，又会对钢板的焊接性能和成形性能均 产生不利影响。为此，在本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板中的C含量需要 控制为0.02~0.08%。
[0016] 儘：Mn是固溶强化元素，W用来提高钢板的强度。若Mn含量低于1. 0%，钢板的强 度不足。一旦Mn含量过高的话，则会使得钢板的塑性降低。因此，基于本发明的技术方案， 将钢板中的Mn含量设定在1. 0~2. 0%范围之间。 阳017] 侣：Al是钢中的脱氧元素，可W有效地减少钢中的氧化物夹杂，W起到纯净钢质 的作用，从而有利于提高钢板的成形性能。鉴于此，本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高 强度钢板中的Al应当设计为0. 025~0. 060%。
[0018] 不同于现有技术中的双相钢的微观组织为铁素体+马氏体，本发明所述的钢板的 微观组织为铁素体+马氏体+贝氏体。由于马氏体具有很高的强度，它与铁素体之间巨大 的强度差别，导致双相钢的各项性能特性中，扩孔率低的缺点始终是其软肋，严重影响双相 钢的应用。贝氏体与铁素体W及贝氏体与马氏体之间具有较好的强初性配合，由于它们两 者之间的强度差明显比马氏体与铁素体的强度差要低很多，使得铁素体+马氏体+贝氏体 的扩孔率较之铁素体+马氏体双相钢有大幅度的改善。
[0019] 进一步地，本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板中的马氏体的相比例 为 15-20%。
[0020] 更进一步地，本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板中的贝氏体的相比 例为3-10%。
[0021] 进一步地，在本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板的全部铁素体相 中，长宽比为1. 0-1. 2的铁素体的比例不低于80%，W保证钢板具有较高的扩孔率。
[0022] 发明人发现，当微观组织的全部铁素体相中的长宽比为1. 0-1. 2的铁素体的比例 > 80%时，钢板的扩孔率可W达到60%W上。 W23] 进一步地，本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板还含有0 <Si《I. 6%、0 <Ti《0. 03%、0 <B《0. 0005%、0 <Ca《0. 0050%的至少其中之一。 [0024] 娃：Si在钢中可W起到固溶强化作用，W提高钢板的强度。另外，Si的存在可W 加速奥氏体向铁素体的转变，使得奥氏体向铁素体的转变速度加快。此外，Si还可W阻止C 化物的析出，W避免珠光体相的出现。但是，过高的Si含量容易使得钢板表面出现红铁皮 等表面缺陷。鉴于此，本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板中的Si元素的含量 需要控制为：〇 <Si《1.6%。
[00巧]铁：Ti是有效细化晶粒并提高钢板的强度和初性的元素。它可WW碳化物和碳氮 化物的形式存在于钢中。基于本发明的技术方案，将Ti含量控制为：0<Ti《0. 03%。 [00%] 棚：B是晶界强化元素，其可W有效地提高铁素体基体的强度，进而改善高钢板的 扩孔性能。基于本发明的技术方案，可W向钢板中添加B，但是B含量不能超过0. 0005%。
[0027] 巧：化可W改变钢中硫化物的形态，W提高钢板的塑性和初性，从而有助于提高 钢板的扩孔率。为此，本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板中的化含量设定 为：0 <Ca《0. 0050%。
[0028] 进一步地，本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板的其他不可避免的杂 质中的P《0.035%、S《0.001%、N《0.0060%。
[0029] 憐：P是钢中的杂质元素，其含量应当被控制得越低越好。为此，本发明的高扩孔 率低屈强比热社高强度钢板中的P含量《0. 035%。
[0030] 硫：S也是钢中的杂质元素。通常要求钢中的S含量保持在0.01%W下。然而，为 了保证热社高强度钢板具备较高的扩孔率，基于本发明的技术方案，要求将S含量控制在 0. 001%W下。
[0031] 进一步地，本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板的扩孔率>60%，屈 强比《0. 6,强度> 590MPa。
[0032] 本发明的另一目的在于提供一种高扩孔率低屈强比热社高强度钢板的制造方法。 通过该制造方法可W获得强度高，屈强比低且扩孔率好的钢板。另外，由该制造方法获得钢 板具备良好的成形性能和优良的冷加工性能。此外，该制造方法不采用热处理工艺，热能消 耗少，生产成本低。
[0033] 为了实现上述发明目的，本发明提出了一种高扩孔率低屈强比热社高强度钢板的 制造方法，其依次包括步骤：（1)冶炼并铸造成板巧；（2)加热；（3)社制；(4)分段冷却：钢 板W50~150°C/s的冷却速度冷却到600~700°C，随后W1~5°C/s的冷却速度在空气 中冷却2~10s，随后再W100°C/sW上的冷却速度冷却至50~300°C; (5)卷取；（6)空 冷至室溫。
[0034] 从上述工艺步骤可W看出，本发明所述的高扩孔率低屈强比热社高强度钢板的制 造