專利名稱：屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車車身結(jié)構(gòu)件用鋼，尤其涉及一種屈服強度220MPa級汽車車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件用熱鍍鋅高強鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)、性能和技術(shù)的重要發(fā)展方向是減重、節(jié)能、降低排放和提高安全性。汽車的重量和能源消耗成線性關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計，汽車重量每降低I %則燃耗可降低O. 6 1.0%。汽車減重的途徑之一就是車身用材料的減薄。但是，必須首先提高材料的強度，保證制件的可靠性。高強度鋼板的生產(chǎn)應(yīng)用，滿足了汽車生產(chǎn)的這種需要。國外汽車車身應(yīng)用高強度鋼板已相當普遍，約占車身用鋼板總質(zhì)量的30%，主要用在車門、發(fā)動機蓋、行李箱蓋、保險杠、車架等沖壓件中；同時，隨著汽車對抗腐蝕性的要求，熱鍍鋅板也越來越廣泛的用于汽車車身覆蓋件的內(nèi)、外板。因此，既具有高強度，又有良好耐蝕性的熱鍍鋅高強度鋼板越來越廣泛的應(yīng)用到汽車車身的各個部件上。而屈服強度220MPa級深沖熱鍍鋅高強度鋼兼有較高的強度和良好的深沖性能，以及優(yōu)異的耐蝕性和抗沖撞性，因此越來越多的用于車身的內(nèi)外板、結(jié)構(gòu)件等變形較復(fù)雜、強度要求較高的零件，逐漸成為汽車車身用鋼的主流。屈服強度220MPa級汽車用熱鍍鋅高強度鋼的性能要求是屈服強度RpO. 2 :220 280MPa，抗拉強度Rm :340 420MPa，延伸率A80mm ^ 32%，r 值彡 I. 5，η 值彡 O. 17。針對屈服強度220MPa級汽車用熱鍍鋅高強度鋼的力學(xué)性能和成形性、抗二次加工脆性及耐蝕性的要求，需解決的技術(shù)問題是(I)在鋼種的化學(xué)成分設(shè)計上，既要保證產(chǎn)品具有較高強度，又要保證具有良好的深沖性能。(2)工藝設(shè)計上，需要采用合適的軋制和退火以及熱鍍鋅工藝，從而保證產(chǎn)品具有良好的耐蝕性和抗二次加工性能。國內(nèi)外的一些鋼鐵企業(yè)和研究機構(gòu)也正在開展此類類似產(chǎn)品的研究工作，以滿足汽車工業(yè)的需要。申請?zhí)枮?00610030716. I的中國專利“一種罩式爐生產(chǎn)冷軋高強度超深沖鋼板及其制造方法”，其化學(xué)成為C^ 0. 006, Si ^ O. 30,Mn O. 15 I. 40，P 彡 O. 08，S 彡 O. 02，NO. 001 O. 005，A10. 03 O. 06，B O. 0003 O. 002，Ti 和 Nb 其加入量分別為Ti-(48/14)N= (0.005 O. 015)、Nb-(93/12) C = (O O. 03)，余量Fe和不可避免雜質(zhì)；按上述成分冶煉、鑄坯；1100 1250°C加熱后軋制，在Ari以上溫度的單相奧氏體區(qū)終軋；冷軋，冷軋壓下率73%以上；退火，全氫或氮氫罩式爐退火，溫度690-730°C ;退火后平整。該發(fā)明鋼板強度級別達390MPa，具有高延伸率和r值和高抗二次加工脆性的能力，韌脆轉(zhuǎn)變溫度小于_40°C。然而，該鋼采用罩式退火工藝，成本較高，而且韌脆轉(zhuǎn)變溫度較高，不能滿足車身在低溫環(huán)境下的抗二次加工脆性。并且該鋼屬于無鍍層產(chǎn)品，耐蝕性較差。申請?zhí)枮镴P621461121的日本專利“一種深沖冷軋無間隙原子鋼板的制造方法“，其主要化學(xué)成分為C彡0·005，Μη O. 001 O. 5，Si彡O. 02，Ν彡O. 007，酸溶鋁彡O. I以及適量的Zr和Ti。上述鋼在1000°C熱軋，在> A1轉(zhuǎn)變點< 720°C終軋，冷軋變形率為60 、95%，該鋼加熱到再結(jié)晶溫度 Ara轉(zhuǎn)變點進行連續(xù)退火。該鋼加入了 Zr這種貴重合金，成本較高；冷軋變形率達到了 95%，如此大的變形率給冷軋造成困難，而且造成能源浪費；另外，該鋼也是無鍍層產(chǎn)品，所以耐蝕性較差，不能滿足車身對耐蝕性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種成本低、深沖性能良好、抗二次加工脆性優(yōu)良、耐蝕性好的屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為
屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼，其化學(xué)成分按重量百分比計組成為C :0. 0008 O. 003%, Si :0. 07 O. 10%, Mn :0. 35 O. 50%, P :0. 04 O. 06 %，Al :0. 015 O. 040 %，Ti 0. 02 O. 04%, Nb 0. 02 O. 035%, B 0. 0005 O. 002%, S^O. 005%, N ^ O. 004%,0^ 0. 0030%，余量Fe和不可避免雜質(zhì)。
上述方案中，所述屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼的厚度為O. 60 2. 0mm。上述方案中，Si:0. 082 O. 088%。上述方案中，Mn:0. 35 O. 45%。上述方案中，P:0· 042 O. 055%。上述方案中，所述屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼包括鋼板及分別設(shè)置于鋼板上表面和下表面的耐腐蝕鋅鍍層，所述鍍層重量為80 275g/m2。上述屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟
1)采用脫硫鐵水，將產(chǎn)品按預(yù)定成分冶煉、鑄造成板坯；
2)將板坯加熱后在單相奧氏體區(qū)進行熱連軋，軋制后層流冷卻，然后高溫卷取，所述板坯加熱溫度為1260 1290°C，所述熱連軋的粗軋出口溫度為1070 1090°C，終軋溫度為910 940°C，層流冷卻的冷卻速度為55 65°C /s,卷取溫度為710 740°C ；
3)酸洗和冷軋，所述冷軋壓下率為67 82%；
4)連續(xù)退火，控制退火加熱溫度為815 825°C，冷卻速度為45 50°C/s ；
5)熱鍍鋅，控制帶鋼入鋅鍋溫度為460 485°C，鋅液溫度為454 466°C，熱鍍鋅液的總鋁質(zhì)量百分含量控制在O. 17 O. 25% ；
6)光整，控制光整延伸率為1.2 I. 4% ；
7)精整。碳是廉價的固溶強化元素，但是鋼中的碳含量高對深沖性能極為不利。故將其含量限定在O. 0008 O. 003%范圍。硅有較強的固溶強化效果，可提高鋼的強度，但是鋼中加入過多的硅元素對深沖性能不利，同時，影響熱鍍鋅后的表面質(zhì)量。所以，將其含量限定在O. 07 O. 10%范圍。優(yōu)選O. 082 O. 088%,以利于帶鋼表面進行熱鍍鋅。錳也是固溶強化元素，可提高鋼的強度，但較高的錳含量對深沖性能不利，尤其是鋼中的固溶碳、氮原子較多時，錳對深沖性能的嚴重損害是由于錳與間隙原子之間的交互作用而導(dǎo)致的。在本發(fā)明鋼中，由于碳、氮原子完全被固定，所以錳的不良影響減少?？紤]到實際情況，所以，將其含量限定在O. 35 O. 50%范圍。優(yōu)選O. 35 O. 45%，以利于帶鋼表面進行熱鍍鋅。
磷是固溶強化元素，與其它置換式合金元素相比，它是提高鐵素體強度最高的元素。鋼中加入適量的磷元素，不僅能提高鋼的強度，而且不降低鋼的深沖性能。但是，較高的磷元素容易引起二次加工脆化，并使有利織構(gòu)減弱，降低鋼的r值，其含量應(yīng)控制在O. I %以下。綜合考慮磷元素對強度的貢獻，將其限定在O. 04 O. 06%范圍內(nèi)。優(yōu)選O. 042 O. 055%，以利于帶鋼表面進行熱鍍鋅。鋁是作為脫氧劑加入的，主要用于去除吹氧冶煉時溶在鋼液中的氧。同時鋁作為定氧劑，抑制氮在鐵素體內(nèi)的固溶，消除應(yīng)變時效，提高低溫塑性。但是，過多的鋁含量會使鋼中的夾雜物增多，影響鋼的力學(xué)性能。綜合考慮鋼中的Als含量控制在O. 015 O. 040%之間。鈦、鈮是強C、N化物形成元素，鋼中加入鈦和鈮的目的是固定鋼中的間隙原子C和N，凈化鐵素體基體，從而使本發(fā)明鋼種具有良好的深沖性能。同時，鈮、鈦的加入可起到析出析出強化和細化晶粒的作用，并且鈮、鈦的復(fù)合添加利于鋼板表面的熱鍍鋅。所以，將其 含量限定在鈦0. 02 O. 04% M 0. 02 O. 035%。硼加入鋼中的作用是阻礙磷在晶界偏析，從而提高鋼的抗二次加工脆性能力。所以，將其含量限定在O. 0005 O. 002%范圍。硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態(tài)存在,這種硫化物夾雜會惡化鋼的韌性，并造成性能的各向異性，因此，需將鋼中硫含量控制得越低越好。故將鋼中硫含量控制在O. 005%以下。氮在鋼中是有害元素，影響鋼的深沖性能。故將其含量控制在O. 004%以下。氧在鋼中也是有害雜質(zhì)元素，鋼中氧含量的多少反映了鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量，即鋼中氧含量越多，則其中的非金屬夾雜物也多，它不僅影響鋼板的沖壓性能，而且影響鋼板的表面質(zhì)量，故本發(fā)明將鋼中的氧含量控制在O. 003%以下。將熱鍍鋅后的產(chǎn)品按國標加工成80mm標距拉伸試樣(原始標距長度Ltl = 80mm, b=20mm)，并按國標進行拉伸試驗，產(chǎn)品的力學(xué)性能要求如表I所示。表I 產(chǎn)品交貨的力學(xué)性能
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本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明開發(fā)出的屈服強度220MPa級汽車車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件用熱鍍鋅高強度鋼與現(xiàn)有的220MPa級熱鍍鋅高強鋼相比，本發(fā)明的產(chǎn)品既具有較高強度，滿足汽車工業(yè)對車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件強度和剛度的要求，又具有良好的深沖性能，能順利完成復(fù)雜變形，同時，本發(fā)明的產(chǎn)品具有較好的抗二次加工脆性能力，其二次加工脆化溫度達到一600C以下，能夠滿足汽車在低溫環(huán)境下工作的需要；并且該產(chǎn)品具有良好的耐蝕性。而現(xiàn)有的220MPa級熱鍍鋅高強度鋼成形性和抗二次加工脆性能力較差。


圖I為本發(fā)明屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼的金相組織圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述，當然下述實施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼，其化學(xué)成分按重量百分比計組成為C :O. 0008 O. 003%, Si :0. 07 O. 10%, Mn :0. 35 O. 50%, P :0. 04 O. 06%，Al :0. 015
O.040 %，Ti :0. 02 O. 04%, Nb :0. 02 O. 035%, B :0. 0005 O. 002%, S^O. 005%,N^O. 004%, O ^ O. 0030%,余量Fe和不可避免雜質(zhì)。表2列出了可用于生產(chǎn)屈服強度220MPa級汽車車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件用熱鍍鋅高強度 鋼的六種實施例的化學(xué)成分。表2本發(fā)明實施例I至實施例6及對比例I至對比例2的化學(xué)成分(單位wt. %)
權(quán)利要求
1.屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼，其化學(xué)成分按重量百分比計組成為C:O. 0008 O. 003%, Si :0. 07 O. 10%, Mn :0. 35 O. 50%, P :0. 04 O. 06%，Al :0. 015 O. 040 %, Ti :0. 02 O. 04%, Nb :0. 020 O. 035%, B :0. 0005 O. 002%, S^O. 005%,N^O. 004%, O ^ O. 0030%,余量Fe和不可避免雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼，其特征在于，所述屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼的厚度為O. 60 2. 0mm。
3.如權(quán)利要求I所述的屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼，其特征在于Si:0. 082 O.088%。
4.如權(quán)利要求I所述的屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼，其特征在于Mn:0. 35 O. 45%ο
5.如權(quán)利要求I所述的屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼，其特征在于P:0. 042 O.055%。
6.如權(quán)利要求I所述的屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼，其特征在于，所述屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼包括鋼板及分別設(shè)置于鋼板上表面和下表面的耐腐蝕鋅鍍層，所述鍍層重量為80 275g/m2。
7.如權(quán)利要求I所述的屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟 1)采用脫硫鐵水，將產(chǎn)品按預(yù)定成分冶煉、鑄造成板坯； 2)將板坯加熱后在單相奧氏體區(qū)進行熱連軋，軋制后層流冷卻，然后高溫卷取，所述板坯加熱溫度為1260 1290°C，所述熱連軋的粗軋出口溫度為1070 1090°C，終軋溫度為910 940°C，層流冷卻的冷卻速度為55 65°C /s,卷取溫度為710 740°C ； 3)酸洗和冷軋，所述冷軋壓下率為67 82%； 4)連續(xù)退火，控制退火加熱溫度為815 825°C，冷卻速度為45 50°C/s ； 5)熱鍍鋅，控制帶鋼入鋅鍋溫度為460 485°C，鋅液溫度為454 466°C，熱鍍鋅液的總鋁質(zhì)量百分含量控制在O. 17 O. 25% ； 6)光整，控制光整延伸率為1.2 I. 4% ； 7)精整。
全文摘要
本發(fā)明提供屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼，其化學(xué)成分按重量百分比計組成為C0.0008～0.003%，Si0.07～0.10%，Mn0.35～0.50%，P0.04～0.06％，Al0.015～0.040％，Ti0.02～0.04%，Nb0.020～0.035%，B0.0005～0.002%，S≦0.005%，N≦0.004％，O≦0.0030%，余量Fe和不可避免雜質(zhì)。本發(fā)明還提供上述屈服強度220MPa級熱鍍鋅高強鋼的生產(chǎn)方法。本發(fā)明開發(fā)出的熱鍍鋅高強度鋼既具有較高強度，滿足汽車工業(yè)對車身復(fù)雜結(jié)構(gòu)件強度和剛度的要求，又具有良好的深沖性能，能順利完成復(fù)雜變形，同時，本發(fā)明的產(chǎn)品具有較好的抗二次加工脆性能力，其二次加工脆化溫度達到－60℃以下，能夠滿足汽車在低溫環(huán)境下工作的需要；并且該產(chǎn)品具有良好的耐蝕性。
文檔編號C21D8/02GK102719741SQ20121020228
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者馮冠文, 劉祥東, 周長青, 孫方義, 張小紅, 田德新, 胡寬輝, 譚運剛, 谷繼剛 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司