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CN107287505A - 一种汽车面板用钢及其制备方法 - Google Patents

一种汽车面板用钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车面板用钢及其制备方法，其组分及重量百分比含量为：C：≤0.002％；Si：0.03％～0.05％；Mn：0.24％～0.30％；P：≤0.005％；Ti：0.03％～0.05％；Al：0.015％～0.030％；S：≤0.006％；N：≤0.003％；Nb：0.025％～0.035％；Ce：0.01％～0.015％；Nd：0.008％～0.012％。工艺路径：冶炼→连续铸造→热轧→冷轧→退火；冶炼过程采用RH‑OB方式深度脱碳，Ce、Nd合金元素加入后使用氩气对钢包软吹15～20分钟；板坯在缓冷坑内保温48小时；热轧前板坯加热到1280℃，初轧温度1230℃，终轧温度950℃，热轧卷取温度在620～650℃；热轧卷经冷轧成为冷轧板材，冷轧板材在退火炉加热到870摄氏度，后保温2.5小时，最后随退火炉自然冷却。本发明制得的板材有很高的强度，并且能保持良好的深冲性能。

Description

一种汽车面板用钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车制造的材料领域，具体涉及一种汽车面板用钢及其制备方法。
背景技术
汽车面板用钢经历了从沸腾钢到铝镇静钢到目前的超低碳钢，可以说汽车用钢发生了质的飞跃。超低碳无间隙原子纯净铁素体钢，它最早是在1949被研发成功的，其基本原理是在超低C、N钢中加入一定量的Ti、Nb等元素，将钢中的间隙原子C、N固定为碳氮化合物，得到洁净的铁素体，从而具有良好的深冲性能。随着人们对汽车性能要求不断提高，特别是在安全、舒适、油耗方面的考虑，这就对汽车板材提出了新的要求，主要包括以下三点:高强度(提高安全标注)、薄规则(减轻汽车产品自重，节省材料，降低燃油的消耗，降低成本)、耐腐蚀(表面处理技术如镀锌板或合金镀锌板)。生产更高强度的汽车板材显得尤为重要。
目前的超低碳汽车面板钢的抗拉强度普遍在340MPa～400MPa之间，r值在1.8～2.0之间。目前通过增加上述强化元素含量的来提高强度的方法几乎已经达到极限，持续增加强化元素虽然会提高抗拉强度，但是材料的深冲性能会急剧下降。因此需要设计一种兼具有高强度高深冲新能的汽车面板用钢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车面板用钢及其制备方法，以解决上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车面板用钢，其组分及重量百分比含量为：C：≤0.002％；Si：0.03％～0.05％；Mn：0.24％～0.30％；P：≤0.005％；Ti：0.03％～0.05％；Al：0.015％～0.030％；S：≤0.006％；N：≤0.003％；Nb：0.025％～0.035％；Ce：0.01％～0.015％；Nd：0.008％～0.012％；其余为Fe及不可避免的杂质。
C原子在碳素钢中起到固溶强化的作用，但对于汽车面板钢，则为有害元素，应加以控制，因为C原子间隙固溶在钢中，使得再结晶织构中{111}组分急剧减少，严重损害汽车面板钢的深冲性能r值，因此，将其限定在20PPm以下。
本发明中加入合金元素Ti的主要作用是与C、N结合形成碳、氮化合物，从而消除间隙固溶的C、N原子，使得铁素体晶界不会有第二相析出，得到纯净的铁素体基体，消除了间隙原子的不利影响，以保证深冲r值。
Nb、Mn和Si元素的合金化达到固溶强化的目的。两种元素中，Nb的强化作用最大，且对r值影响较大，Mn元素作为钢中的强化元素，添加量高时降低钢的深冲性能，因此Nb、Mn元素不能超出配方限定的范围。Nb按照0.025％～0.035％的加入量即可显著提高强度且不降低材料的r值。
Al元素起到脱氧和细化晶粒的作用，但是Al元素或导致材料内的晶粒才高温时急速长大，因此Al元素的含量必须控制在0.015％～0.030％以内，既可保证脱氧效果也不会导致晶粒过度长大。
Ce元素和Nd元素不仅可以通过细化晶粒大幅提高强度，并且不影响材料的深冲性能，Ce元素和Nd元素也可以少量地固溶在材料的晶体结构内以消除或减轻P、S元素的偏析，降低汽车面板钢二次加工脆性。通过控制氧、硫含量以及Ce元素和Nd元素的固溶比，设计Ce含量在0.01％～0.015％；Nd元素含量在0.008％～0.012％。
本发明还提供了一种汽车面板用钢的制备方法，包含以下工艺路径：冶炼→连续铸造→热轧→冷轧→退火；所述的冶炼过程采用RH-OB方式深度脱碳，其中Ce、Nd合金元素在脱碳过后加入，Ce、Nd合金元素加入后使用氩气对钢包软吹15～20分钟；连续铸造的板坯在缓冷坑内保温48小时；板坯加热到1280℃，使其完全奥氏体化，热轧初轧温度为1230℃，终轧温度为950℃，热轧卷取温度在620～650℃；热轧卷经过冷轧成为冷轧板材，冷轧板材在退火炉内加热到870摄氏度，然后保温2.5小时，冷轧板材随退火炉自然冷却。
优选的，所述的RH-OB的出钢温度控制在1590℃～1600℃。
优选的，所述的连续铸造环节，钢水的过热度控制在15℃～20℃。
优选的，所述的冶炼和连铸环节，钢中的B类夹杂物控制在B0.5级别以下。
本发明的技术优点如下：
通过本发明配方以及制作方法制作出的汽车面板用钢，其深冲性优秀，深冲r值可以确保在1.9以上，抗拉强度达到440～480兆帕。相比传统的汽车面板用钢，本发明提供的汽车用钢与现有的汽车面板用钢有着相若的深冲性能，但是依据本发明技术方案制出的汽车面板钢具有更高的抗拉强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种汽车面板用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.002％；Si：0.03％；Mn：0.24％；P：0.005％；Ti：0.03％；Al：0.015％；S：0.006％；N：0.003％；Nb：0.025％；Ce：0.01％；Nd：0.008％；其余为Fe及不可避免的杂质。
一种汽车面板用钢的制备方法，包含以下步骤：
(1)冶炼出的钢水的组分及重量百分比含量为：C：0.002％；Si：0.03％；Mn：0.24％；P：0.005％；Ti：0.03％；Al：0.015％；S：0.006％；N：0.003％；Nb：0.025％；Ce：0.01％；Nd：0.008％；其余为Fe及不可避免的杂质的钢水；冶炼过程采用RH-OB方式深度脱碳，其中Ce、Nd合金元素在脱碳过后加入，Ce、Nd合金元素加入后使用氩气对钢包软吹20分钟；RH-OB的出钢温度控制在1590℃～1600℃，为软吹提供温降余量。
(2)连续铸造：使用板坯连铸机对钢水进行连续铸造形成板坯，板坯在缓冷坑内保温48小时方可送热轧轧制。连铸的过热度控制在20摄氏度左右。
(3)板坯加热到1280℃，使其完全奥氏体化，热轧初轧温度为1230℃，终轧温度为950℃，热轧卷取温度在620～650℃；
(4)热轧卷的板材经酸洗后冷轧成薄板。
(5)冷轧板材在退火炉内加热到870摄氏度，然后保温2.5小时，冷轧板材随退火炉自然冷却可得到目标板材。
(6)对步骤(5)制得的目标板材进行力学性能和深冲性能检测，检测结果见表1
表1 力学性能抽检结果
实施例2
一种汽车面板用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.002％；Si：0.04％；Mn：0.28％；P：0.005％；Ti：0.04％；Al：0.020％；S：0.006％；N：0.003％；Nb：0.03％；Ce：0.012％；Nd：0.01％；其余为Fe及不可避免的杂质。
一种汽车面板用钢的制备方法，包含以下步骤：
(1)冶炼出的钢水的组分及重量百分比含量为：C：0.002％；Si：0.04％；Mn：0.28％；P：0.005％；Ti：0.04％；Al：0.020％；S：0.006％；N：0.003％；Nb：0.03％；Ce：0.012％；Nd：0.01％；其余为Fe及不可避免的杂质。冶炼过程采用RH-OB方式深度脱碳，其中Ce、Nd合金元素在脱碳过后加入，Ce、Nd合金元素加入后使用氩气对钢包软吹20分钟；RH-OB的出钢温度控制在1590℃～1600℃，为软吹提供温降余量。
(2)连续铸造：使用板坯连铸机对钢水进行连续铸造形成板坯，板坯在缓冷坑内保温48小时方可送热轧轧制。连铸的过热度控制在20摄氏度左右。
(3)板坯加热到1280℃，使其完全奥氏体化，热轧初轧温度为1230℃，终轧温度为950℃，热轧卷取温度在620～650℃；
(4)热轧卷的板材经酸洗后冷轧成薄板。
(5)冷轧板材在退火炉内加热到870摄氏度，然后保温2.5小时，冷轧板材随退火炉自然冷却可得到目标板材。
(6)对步骤(5)制得的目标板材进行力学性能和深冲性能检测，检测结果见表2
表2 力学性能抽检结果
样品序号 Rel(MPa) Rm(MPa) A(％) r值 n值
1 222 460 36.7％ 1.92 0.26
2 225 462 35.4％ 2.01 0.25
3 232 467 37.3％ 1.99 0.26
4 227 458 36.2％ 1.97 0.25
实施例3
一种汽车面板用钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.002％；Si：0.05％；Mn：0.30％；P：0.005％；Ti：0.05％；Al：0.030％；S：0.006％；N：0.003％；Nb：0.035％；Ce：0.015％；Nd：0.012％；其余为Fe及不可避免的杂质。
一种汽车面板用钢的制备方法，包含以下步骤：
(1)冶炼出的钢水的组分及重量百分比含量为：C：0.002％；Si：0.05％；Mn：0.30％；P：0.005％；Ti：0.05％；Al：0.030％；S：0.006％；N：0.003％；Nb：0.035％；Ce：0.015％；Nd：0.012％；其余为Fe及不可避免的杂质。冶炼过程采用RH-OB方式深度脱碳，其中Ce、Nd合金元素在脱碳过后加入，Ce、Nd合金元素加入后使用氩气对钢包软吹20分钟；RH-OB的出钢温度控制在1590℃～1600℃，为软吹提供温降余量。
(2)连续铸造：使用板坯连铸机对钢水进行连续铸造形成板坯，板坯在缓冷坑内保温48小时方可送热轧轧制。连铸的过热度控制在20摄氏度左右。
(3)板坯加热到1280℃，使其完全奥氏体化，热轧初轧温度为1230℃，终轧温度为950℃，热轧卷取温度在620～650℃；
(4)热轧卷的板材经酸洗后冷轧成薄板。
(5)冷轧板材在退火炉内加热到870摄氏度，然后保温2.5小时，冷轧板材随退火炉自然冷却可得到目标板材。
(6)对步骤(5)制得的目标板材进行力学性能和深冲性能检测，检测结果见表3
表3 力学性能抽检结果
样品序号 Rel(MPa) Rm(MPa) A(％) r值 n值
1 231 478 36.7％ 1.98 0.28
2 227 481 37.2％ 1.95 0.28
3 226 485 39.3％ 2.04 0.28
4 233 472 38.4％ 2.12 0.28
上面对本专利的较佳实施例方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。应当理解的是，所有基于本发明方案的其他具体实施例均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车面板用钢，其组分及重量百分比含量为：C：≤0.002％；Si：0.03％～0.05％；Mn：0.24％～0.30％；P：≤0.005％；Ti：0.03％～0.05％；Al：0.015％～0.030％；S：≤0.006％；N：≤0.003％；Nb：0.025％～0.035％；Ce：0.01％～0.015％；Nd：0.008％～0.012％；其余为Fe及不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的汽车面板用钢的制备方法，其特征在于包含以下工艺路径：冶炼→连续铸造→热轧→冷轧→退火；所述的冶炼过程采用RH-OB方式深度脱碳，其中Ce、Nd合金元素在脱碳过后加入，Ce、Nd合金元素加入后使用氩气对钢包软吹15～20分钟；连续铸造的板坯在缓冷坑内保温48小时；板坯加热到1280℃，使其完全奥氏体化，热轧初轧温度为1230℃，终轧温度为950℃，热轧卷取温度在620～650℃；热轧卷经过冷轧成为冷轧板材，冷轧板材在退火炉内加热到870摄氏度，然后保温2.5小时，冷轧板材随退火炉自然冷却。
3.根据权利要求2所述的汽车面板用钢的制备方法，其特征在于：所述的RH-OB的出钢温度控制在1590℃～1600℃。
4.根据权利要求2所述的汽车面板用钢的制备方法，其特征在于：所述的连续铸造环节，钢水的过热度控制在15℃～20℃。
5.根据权利要求2所述的汽车面板用钢的制备方法，其特征在于：所述的冶炼和连铸环节，钢中的B类夹杂物控制在B0.5级别以下。
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