一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢及其制备方法与流程

1.本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢及其制备方法。


背景技术：

2.随着社会的快速发展，能源和环境是当今世界面临的两大问题，汽车对轻量化、安全性和燃油的经济性要求越来越高。有报道显示，汽车每减重100kg，每百公里油耗可降低0.3～0.6l、二氧化碳排放可减少5g/km。热轧超高强钢的应用是汽车实现轻量化的关键。为实现轻量化，世界各大汽车生产商和钢铁企业一直致力于轻量化材料的研发。
3.热轧超高强度钢具有强度高、质量轻、成本低等特点，有助于汽车的轻量化，而且能够提高安全性，已成为颇具竞争性的轻量化材料，广泛应用于控制臂、纵臂等零件。这些部位的高强度钢，大多是在原有材料的基础上，添加不同含量的合金元素，从而提高了合金钢的强度和韧性。
4.与此同时，随着产品强度的超高强度化，其伸长率和扩孔性等性能也明显下降，冲压落料过程中极易出现边部裂纹。关注超高强钢的边部裂纹敏感性是非常必要，如果在落料加工时断面上产生了宏观裂纹，则很难满足复杂零部件的成形要求。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢及其制备方法。
6.一方面，本发明实施例提供一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢，所述热轧酸洗超高强钢的化学成分按质量分数计为：
7.c 0.03～0.07％；si：0.04～0.1％；mn 0.9～1.3％；p≤0.015％；s≤0.003％；cr 0.35～0.65％；nb 0.01～0.05％；ti 0.03～0.09％；a1 0.015～0.1％；b：0.0021～0.005％；n≤0.004％；其余是fe及不可避免杂质。
8.可选的，所述热轧酸洗带钢熔炼过程的化学成分满足如下条件：
9.[ti]/48 [v]/51 [nb]/93 [mo]/96-[c]/12-[n]/14-[s]/32≥0，其中，[ti]、[v]、[nb]、[mo]、[c]、[n]、[s]分别表示对应元素质量分数。
[0010]
可选的，所述热轧酸洗超高强钢的内部显微组织为贝氏体 铁素体。
[0011]
可选的，所述贝氏体的体积分数≥95％。
[0012]
可选的，所述热轧酸洗超高强钢的带状组织≤2级，抗拉强度≥780mpa，延伸率a80≥13％。
[0013]
另一方面，基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢的制备方法，所述方法包括：
[0014]
将铁水进行预处理，后进行转炉冶炼和精炼，获得含有所述化学成分的钢水；
[0015]
将所述钢水进行连铸，获得板坯；
[0016]
将所述板坯进行加热，后进行粗轧和精轧，获得热轧板；
[0017]
将所述热轧板进行冷却，后卷取，获得热轧卷；
[0018]
将所述热轧卷进行平整和酸洗，获得低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢。
[0019]
可选的，所述转炉冶炼和精炼中，控制过热度≤18℃，控制二冷水比水量为0.65～0.85l/kg。
[0020]
可选的，所述粗轧的终止温度≤1060℃，所述精轧的终止温度为860～920℃。
[0021]
可选的，所述冷却为层流冷却，所述层流冷却采用前段密集冷却，冷却速度≥40℃/s，所述卷取的温度为460～520℃。
[0022]
可选的，所述平整中，将室温温度的热轧卷进行平整，平整延伸率为
[0023]
1～3％。本技术中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0024]
本技术提供的低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢，所述热轧酸洗超高强钢的化学成分按质量分数计为：c：0.03～0.07％，si：0.04～0.1％，mn：0.9～1.3％，p≤0.015％，s≤0.003％，cr：0.35～0.65％，nb：0.01～0.05％，ti：0.03～0.09％，al：0.015～0.1％，b：0.0021～0.005％，n≤0.004％，其余是fe及不可避免杂质；通过各元素的相互协调配合，使该钢熔炼过程的化学成分能满足ti/48 v/51 nb/93 mo/96-c/12-n/14-s/32≥0，微观金相组织为贝氏体 铁素体，其中贝氏体组织所占体积比≥95％，带状组织≤2级，该带钢抗拉强度≥780mpa，延伸率a80≥13％，具备较低的边部裂纹敏感性。
具体实施方式
[0025]
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
[0026]
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0027]
作为本发明一种典型的实施方式，提供一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢，所述热轧酸洗超高强钢的化学成分按质量分数计为：
[0028]
c 0.03～0.07％；si：0.04～0.1％；mn 0.9～1.3％；p≤0.015％；s≤0.003％；cr 0.35～0.65％；nb 0.01～0.05％；ti 0.03～0.09％；al 0.015～0.1％；b：0.0021～0.005％；n≤0.004％；其余是fe及不可避免杂质。
[0029]
该技术方案中，各化学成分的作用如下：
[0030]
碳：碳是奥氏体元素，碳含量的高低很大程度地决定了钢板的抗拉强度级别，是影响碳当量很重要的指标。本发明中将碳元素的含量控制在0.03～0.07％，较低的碳元素含量保证钢种较高延伸率及塑性。
[0031]
锰：锰提高钢的淬透性，推迟珠光体转变且降低贝氏体转变温度，使钢的组织亚结构细化。因此，本发明采用0.9～1.3％的mn含量，在保障产品抗拉强度的前提下，具有良好的成形性。
[0032]
铌：本发明利用微合金元素铌促进铁素体晶粒的细晶强化，有助于缩小贝氏体/铁素体基体之间的强度差，从而改善钢材的延伸凸缘性。本发明中将nb元素的含量控制在
0.01～0.05％。
[0033]
钛：本发明利用微合金元素钛促进析出强化，提升产品抗拉强度。本发明中将nb元素的含量控制在0.03～0.09％。
[0034]
铝：铝不溶于渗碳体，且强烈阻止奥氏体中及贝氏体相变过程中渗碳体的析出，对于提升扩孔率及表面质量有显著作用。本发明将a1含量限定在0.1～1.0％。
[0035]
硅：硅有一定的强化作用但恶化酸洗后表面质量，本发明将si含量限定在0.04～0.1％。
[0036]
磷：钢中磷一般固溶在铁素体中，有很强的固溶强化作用，用来提高钢的强度，降低钢的韧性，但过高含量的p对焊接性能不利，是有害元素，故应尽量减少磷含量，本发明中p的含量≤0.015％。
[0037]
硫：硫含量和硫化物的形态是影响成形性的主要因素，硫化物的数量越多，尺寸越大，对扩孔性能性能越不利，因此本发明中产品s含量实际控制水平未进行严格限制，本发明中s含量≤0.003％。
[0038]
铬：铬能够推迟珠光体转变和铁素体转变，使cct曲线中的珠光体相变显著向右移动，显著扩大贝氏体形成的冷速范围，从而使贝氏体相变更容易进行。本发明中cr含量0.35～0.65％。
[0039]
硼：适量的硼元素可以增加晶界结合力，并有效地抑制珠光体和铁素体的形成。硼含量过低则效果不显著，硼含量过高则易于析出硼化物。本发明中b含量0.0021～0.005％。
[0040]
作为可选的一种实施方式，所述热轧酸洗带钢熔炼过程的化学成分满足如下条件：[ti]/48 [v]/51 [nb]/93 [mo]/96-[c]/12-[n]/14-[s]/32≥0，其中，[ti]、[v]、[nb]、[mo]、[c]、[n]、[s]分别表示对应元素质量分数。
[0041]
该技术方案中，通过保证足够的合金元素，以减少碳化物fe3c析出。
[0042]
作为可选的一种实施方式，所述热轧酸洗超高强钢的内部显微组织为贝氏体 铁素体。
[0043]
该技术方案中，将显微组织限定为贝氏体 铁素体的积极作用为：保证产品具备超高强度钢，且具备低边部裂纹敏感性
[0044]
作为可选的一种实施方式，所述贝氏体的体积分数≥95％。
[0045]
该技术方案中，将贝氏体的体积分数限定为≥95％的积极作用为超高强度，该贝氏体的体积分数＜95％的不利影响为强度偏低。
[0046]
作为可选的一种实施方式，所述热轧酸洗超高强钢的带状组织≤2级，抗拉强度≥780mpa，延伸率a80≥13％。
[0047]
该技术方案中，限定热轧酸洗超高强钢的带状组织≤2级的积极作用为低的边部裂纹敏感性。
[0048]
作为本发明另一种典型的实施方式，提供一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢的制备方法，所述方法包括：
[0049]
将铁水进行预处理，后进行转炉冶炼和精炼，获得含有所述化学成分的钢水；
[0050]
将所述钢水进行连铸，获得板坯；
[0051]
将所述板坯进行加热，后进行粗轧和精轧，获得热轧板；
[0052]
将所述热轧板进行冷却，后卷取，获得热轧卷；
[0053]
将所述热轧卷进行平整和酸洗，获得低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢。
[0054]
作为可选的一种实施方式，所述转炉冶炼和精炼中，控制过热度≤18℃，控制二冷水比水量为0.65～0.85l/kg。
[0055]
该技术方案中，控制过热度≤18℃的积极作用为增加等轴晶，该过热度＞18℃的不利影响是柱状晶发达，且发生枝晶间溶质元素的偏聚；
[0056]
控制二冷水比水量为0.65～0.85l/kg的积极作用为：加大冷速，降低元素偏析等级。
[0057]
作为可选的一种实施方式，所述粗轧的终止温度≤1060℃，所述精轧的终止温度为860～920℃。
[0058]
该技术方案中，限定粗轧的终止温度≤1060℃的积极作用为控制原始奥氏体晶粒尺寸，该终止温度＞1060℃的不利影响是：粗轧终止温度过高易于形成粗大奥氏体；
[0059]
限定精轧的终止温度为860～920℃的积极作用为：该温度区间即可保证钢板具有良好的强度、扩孔率及延伸率匹配，该精轧的终止温度小于860℃的不利影响是轧制负荷大幅增加，该精轧的终止温度大于920℃的不利影响是易于出现粗大铁素体。
[0060]
作为可选的一种实施方式，所述冷却为层流冷却，所述层流冷却采用前段密集冷却，冷却速度≥40℃/s，所述卷取的温度为460～520℃。
[0061]
该技术方案中，较高的冷速及合适的冷却温度区间是为了形成贝氏体组织，温度过高易于形成珠光体，过低易于形成马氏体等组织。
[0062]
作为可选的一种实施方式，所述平整中，将室温温度的热轧卷进行平整，平整延伸率为1～3％。
[0063]
该技术方案中，限定平整延伸率为1～3％，该平整延伸率小于1％的不利影响是对板形改善能力低，该平整延伸率大于3％的不利影响是增加边部裂纹敏感性。
[0064]
实施例1
[0065]
本实施例提供了一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢，其化学成分按照重量百分数计为：c 0.05％、si 0.05％、mn 1.2％、p 0.012％、s 0.003％、nb 0.02％、cr 0.4％、ti 0.05％、al 0.04％、b 0.0025％，其余是fe及不可避免杂质。
[0066]
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，控制过热度18℃，控制二冷水比水量为0.8l/kg。粗轧终止温度控制为1050℃，精轧终止温度控制为870℃；轧后采用前段密集冷却工艺，水冷至480℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率1.5％，生产出具有低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢。
[0067]
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为贝氏体 铁素体，其中贝氏体组织所占体积比95％，带状组织1.5级，该带钢抗拉强度795mpa，延伸率a80＝14％，具备较低的边部裂纹敏感性。
[0068]
实施例2
[0069]
本实施例提供了一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢，其化学成分按照重量百分数计为：c 0.06％、si 0.08％、mn 1.1％、p 0.011％、s 0.002％、nb 0.03％、cr 0.5％、ti 0.06％、al 0.05％、b 0.004％，其余是fe及不可避免杂质。
[0070]
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，控制过热度16℃，控制二冷水比水量为0.75l/kg。粗轧终止温度控制为1040℃，精轧终止温度
控制为880℃；轧后采用前段密集冷却工艺，水冷至520℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率2.0％，生产出具有低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢。
[0071]
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为贝氏体 铁素体，其中贝氏体组织所占体积比95％，带状组织1.5级，该带钢抗拉强度785mpa，延伸率a80＝15％，具备较低的边部裂纹敏感性。
[0072]
实施例3
[0073]
本实施例提供了一种低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢，其化学成分按照重量百分数计为：c 0.04％、si 0.06％、mn 1.0％、p 0.010％、s 0.001％、nb 0.03％、cr 0.45％、ti 0.04％、al 0.04％、b 0.0045％，其余是fe及不可避免杂质。
[0074]
其生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、平整和酸洗。其中，控制过热度17℃，控制二冷水比水量为0.7l/kg。粗轧终止温度控制为1050℃，精轧终止温度控制为870℃；轧后采用前段密集冷却工艺，水冷至500℃。将冷却至室温的带钢进行平整，控制带钢延伸率2％，生产出具有低边部裂纹敏感性热轧酸洗超高强钢。
[0075]
本实施例最终生产出来的带钢微观金相组织为贝氏体 铁素体，其中贝氏体组织所占体积比96％，带状组织1.0级，该带钢抗拉强度805mpa，延伸率a80＝14％，具备较低的边部裂纹敏感性。
[0076]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。