CN116445820B - 一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢及其制备方法 - Google Patents

一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，包括以下重量百分比的成分：C：0.25～0.45%，Si：0.5～0.9%，Mn：0.8～1.5%，Cr：0.5～1.0％，Mo：0.5～1.0％，B：0.002～0.008%，Ti：0.02～0.06%，Nb：0.02～0.1%，V：0.015～0.12%，N：0.007～0.015％，Ni：0.01～0.03%，Al：0.015～0.040%，P≤0.015%，S≤0.008%，其余为Fe及无可避免夹杂物。本发明公开了铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的制备方法，在热轧进行加热保温并控制开轧温度及轧制终止温度，最后进行保温热处理。本发明的铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢显著改善热成型钢组织与力学性能，抗拉强度≥1400MPa，屈服强度≥950MPa，延伸率≥12%。

Description

一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热成型钢及其制备方法，特别是涉及一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，越来越多的超高强度热冲压钢被广泛应用于车身结构，如防撞柱侧梁、油箱盖板、保险杠等。热冲压钢具有高强度、低平面内各向异性和减少回弹，有效实现了车辆轻量化而不损失结构强度，从而降低了燃料消耗并增强了耐撞性。在高温条件下，由于塑性和延性的提高，可以通过冲压成形工艺获得形状复杂的超高强度零件。轧制后，热成型钢的组织为铁素体和马氏体，热处理后可获得均匀的马氏体组织。现有技术中一般采用37MnB4钢作为车用热成型钢，含有少量的Ti，虽然Ti容易与C、N原子结合而形成Ti（C，N），从而起到析出强化作用。但是Ti微合金化有明显不足， Ti在高温下容易和钢中的O、N、S结合生成较大的夹杂物，而这些夹杂物既起不到细化晶粒，又不能发挥析出强化作用，造成Ti的利用率较低，TiC析出对温度的敏感性较高，易致使钢板在性能上有所波动。
发明内容
针对上述技术需求，本发明提供一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，本发明还提供一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的制备方法，进一步提高热成型钢的力学性能。
本发明的技术方案如下：一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，包括以下重量百分比的成分：C：0.25～0.45%，Si：0.5～0.9%，Mn：0.8～1.5%，Cr：0.5～1.0％，Mo：0.5～1.0％，B：0.002～0.008%，Ti：0.02～0.06%，Nb：0.02～0.1%，V：0.015～0.12%，N：0.007～0.015％，Ni：0.01～0.03%，Al：0.015～0.040%，P ≤ 0.015%，S ≤0.008%，其余为Fe及无可避免夹杂物。
进一步地，包括以下重量百分比的成分：C：0.35～0.42%，Si：0.55～0.76%，Mn：0.82～1.39%，Cr：0.55～0.83％，Mo：0.55～0.85％，B：0.003～0.006%，Ti：0.022～0.055%，Nb：0.028～0.082%，V：0.032～0.077%，N：0.0075～0.012％，Ni：0.012～0.025%，Al：0.019～0.035%，P ≤ 0.015%，S ≤0.008%，其余为Fe及无可避免夹杂物。
进一步地，所述重量百分比的成分中C：0.36～0.42%，Si：0.55～0.72%。
进一步地，所述重量百分比的成分中Mn：0.82～1.0%，Cr：0.68～0.77％，Mo：0.55～0.85％。
进一步地，所述重量百分比的成分中Ti：0.032～0.042%，Nb：0.045～0.065%，V：0.055～0.077%，N：0.009～0.012％。
进一步地，所述铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢在屈服强度为940～990MPa，抗拉强度为1420～1490Mpa，延伸率≥12%。
进一步地，所述铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的热轧态显微组织为马氏体加铁素体。
本发明的另一技术方案如下：一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的制备方法，包括步骤以前述铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的重量百分比的成分准备原料冶炼铸锭、热轧和热处理，所述热轧前对铸得的钢锭加热至1150～1250℃，保温2～8 h后于1150～1180 ℃开轧，轧制终止温度为870～930℃，随后在660～720℃保温2～6h再冷却至室温。
进一步地，所述热轧时于1150～1170 ℃开轧，轧制终止温度为877～890℃，随后水冷至670～700℃保温3～4h再冷却至室温。
本发明中V与碳氮形成的V(C,N)存在于晶粒基体内部和晶界上，不仅能抑制晶粒长大和还有沉淀强化的作用V的碳化物溶解度明显高于氮化物在铁素体中的溶解度大幅下降，V在铁素体温度区间大量析岀，析出强化效果明显。复合添加Nb和Ti后，TiV复合、TiNb复合、Nb-V复合等更容易获得体积分数较多的尺寸细小的微合金碳氮化物,对强度的提高具有重要作用。本发明通过析出强化，晶格畸变，改变晶格参数，(Nb,V,Ti)（C,N）析出物在奥氏体晶界和铁素体晶内析出，在γ相向α相相变过程中促进铁素体形核。Nb、V、Ti的氮化物和碳化物都是面心立方结构，Nb、V、Ti在碳氮化物中可以相互置换，所以存在复合形态的微合金碳氮化物(Nb,V,Ti)（C,N），而微合金元素复合添加时因其复杂的相互作用，导致最终效果要优于单独添加时性能提升效果的叠加。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明制备过程简单，通过合理优化成分及轧制工艺使得本发明钢综合力学性能优异，抗拉强度≥1450MPa，屈服强度≥900MPa，延伸率≥12%，很好的弥补了常规热成形钢的强度不足及塑性较低等问题，进而能够兼顾车辆安全和环保，具有很好的商用及环保价值。
附图说明
图1为实施例1铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢热处理后的金相显微组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的主要制备步骤包括电炉冶炼，冶炼时通过转炉、LF炉精炼和RH真空脱气处理，再连铸成连铸钢坯。对钢坯进行热轧制成，热轧过程采用控制轧制、控制冷却和热处理。
本发明实施例中轧制过程均采用Φ450×450 二辊可逆热轧机上进行控轧；本发明实施例中观测金相组织的设备为徕卡LEICA DMIRM金相显微镜；本发明实施例中金相腐蚀试剂组成为4wt%硝酸酒精，实验温度为室温；本发明实施例中拉伸试验，室温拉伸按照GB/T228-2010在WDW-300电子拉伸试验机上进行。
实施例1
一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其中钢的成分以重量百分比为：C：0.35%，Si：0.65%，Mn：1.25%，Cr：0.73％，Mo：0.75％，B：0.005%，Ti：0.036%，Nb：0.082%，V：0.037%，N：0.0075％，Ni：0.017%，Al：0.025%，P :0.012%，S:0.005%，其余为Fe及无可避免夹杂物。
将铸坯在环形炉中加热，加热温度为1200℃保温6h，确保铸坯烧透和组织成分均匀。随后使用在1170℃温度开始轧制，粗轧结束温度为1030℃，待温后进行精轧，精轧开始温度为970℃，精轧结束温度为930℃，随后进行水冷，水冷终止温度为720℃。进行热处理，温度控制在720℃，保温4 h 后，随后缓慢冷却到室温。
冷却至室温后获得的钢板其显微组织为马氏体加铁素体组织，如图1所示。其屈服强度949MPa，抗拉强度1422MPa，延伸率13.7%。
实施例2
一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其中钢的成分以重量百分比为：C：0.37%，Si：0.76%，Mn：1.39 %，Cr：0.62％，Mo：0.55％，B：0.006%，Ti：0.055%，Nb：0.028%，V：0.032%，N：0.009％，Ni：0.012%，Al：0.033%，P :0.014%，S:0.006%，其余为Fe及无可避免夹杂物。
将铸坯在环形炉中加热，加热温度为1200℃保温4h，确保铸坯烧透和组织成分均匀。随后使用在1180℃温度进行粗轧，粗轧结束温度为1020℃，待温后进行精轧，精轧开始温度为895℃，精轧结束温度为875℃，随后进行水冷，水冷终止温度为700℃。进行热处理，温度控制在700℃，保温4 h 后，随后缓慢冷却到室温。
冷却至室温后获得的钢板其显微组织为马氏体加铁素体组织，其屈服强度988MPa，抗拉强度1468MPa，延伸率12.8%。
实施例3
一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其中钢的成分以重量百分比为：C：0.41%，Si：0.70%，Mn：0.82%，Cr：0.55％，Mo：0.65％，B：0.003%，Ti：0.022%，Nb：0.035%，V：0.045%，N：0.009％，Ni：0.018%，Al：0.026%，P :0.012%，S:0.007%，其余为Fe及无可避免夹杂物。
将铸坯在环形炉中加热，加热温度为1190℃保温3h，确保铸坯烧透和组织成分均匀。随后使用在1175℃温度进行粗轧，粗轧结束温度为1050℃，待温后进行精轧，精轧开始温度为925℃，精轧结束温度为900℃，随后进行水冷，水冷终止温度为660℃。进行热处理，温度控制在660℃，保温3 h 后，随后缓慢冷却到室温。
冷却至室温后获得的钢板其显微组织为马氏体加铁素体组织。其屈服强度961MPa，抗拉强度1455MPa，延伸率12.2%。
实施例4
一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其中钢的成分以重量百分比为：C：0.42%，Si：0.72%，Mn：0.95%，Cr：0.83％，Mo：0.55％，B：0.0035%，Ti：0.032%，Nb：0.045%，V：0.055%，N：0.009％，Ni：0.02%，Al：0.024%，P :0.011%，S:0.006%，其余为Fe及无可避免夹杂物。
将铸坯在环形炉中加热，加热温度为1180℃保温3h，确保铸坯烧透和组织成分均匀。随后使用在1165℃温度进行粗轧，粗轧结束温度为1055℃，待温后进行精轧，精轧开始温度为920℃，精轧结束温度为890℃，随后进行水冷，水冷终止温度为670℃。进行热处理，温度控制在670℃，保温3 h 后，随后缓慢冷却到室温。
冷却至室温后获得的钢板其显微组织为马氏体加铁素体组织。其屈服强度982MPa，抗拉强度1450MPa，延伸率12.0%。
实施例5
一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其中钢的成分以重量百分比为：C：0.37%，Si：0.55%，Mn：0.92%，Cr：0.68％，Mo：0.85％，B：0.003%，Ti：0.035%，Nb：0.065%，V：0.077%，N：0.011％，Ni：0.022%，Al：0.019%，P :0.008%，S:0.007%，其余为Fe及无可避免夹杂物。
将铸坯在环形炉中加热，加热温度为1200℃保温3h，确保铸坯烧透和组织成分均匀。随后使用在1170℃温度进行粗轧，粗轧结束温度为1055℃，待温后进行精轧，精轧开始温度为920℃，精轧结束温度为890℃，随后进行水冷，水冷终止温度为672℃。进行热处理，温度控制在670℃，保温3 h 后，随后缓慢冷却到室温。
冷却至室温后获得的钢板其显微组织为马氏体加铁素体组织。其屈服强度985MPa，抗拉强度1476MPa，延伸率12.8%。
实施例6
一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其中钢的成分以重量百分比为：C：0.36%，Si：0.59%，Mn：1.02 %，Cr：0.77％，Mo：0.65％，B：0.003%，Ti：0.042%，Nb：0.065%，V：0.065%，N：0.012％，Ni：0.025%，Al：0.035%，P :0.007%，S:0.007%，其余为Fe及无可避免夹杂物。
将铸坯在环形炉中加热，加热温度为1250℃保温3h，确保铸坯烧透和组织成分均匀。随后使用在1150℃温度进行粗轧，粗轧结束温度为1040℃，待温后进行精轧，精轧开始温度为910℃，精轧结束温度为890℃，随后进行水冷，水冷终止温度为680℃。进行热处理，温度控制在675℃，保温3 h 后，随后缓慢冷却到室温。
冷却至室温后获得的钢板其显微组织为马氏体加铁素体组织。其屈服强度974MPa，抗拉强度1483MPa，延伸率11.4%。

Claims (6)

1.一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：C：0.36～0.42%，Si：0.55～0.76%，Mn：0.82～1.39%，Cr：0.55～0.83％，Mo：0.55～0.85％，B：0.003～0.006%，Ti：0.022～0.055%，Nb：0.028～0.082%，V：0.032～0.077%，N：0.0075～0.012％，Ni：0.012～0.025%，Al：0.019～0.035%，P ≤0.015%，S≤0.008%，其余为Fe及无可避免夹杂物，所述铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的屈服强度为940～990MPa，抗拉强度为1420～1490Mpa，延伸率≥12%，热轧态显微组织为马氏体加铁素体，所述铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的制备方法是以重量百分比的成分准备原料冶炼铸锭、热轧和热处理，所述热轧前对铸得的钢锭加热至1150～1250℃，保温2～8 h后于1150～1180 ℃开轧，轧制终止温度为870～930℃，随后在660～720℃保温2～6h再冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其特征在于，所述重量百分比的成分中Si：0.55～0.72%。
3.根据权利要求2所述的铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其特征在于，所述重量百分比的成分中Mn：0.82～1.0%，Cr：0.68～0.77％。
4.根据权利要求2所述的铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢，其特征在于，所述重量百分比的成分中Ti：0.032～0.042%，Nb：0.045～0.065%，V：0.055～0.077%，N：0.009～0.012％。
5.一种铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的制备方法，其特征在于，包括步骤以权利要求1所述的铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的重量百分比的成分准备原料冶炼铸锭、热轧和热处理，所述热轧前对铸得的钢锭加热至1150～1250℃，保温2～8 h后于1150～1180 ℃开轧，轧制终止温度为870～930℃，随后在660～720℃保温2～6h再冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的铌钒钛复合微合金化汽车用热成型钢的制备方法，其特征在于，所述热轧时于1150～1170 ℃开轧，轧制终止温度为877～890℃，随后水冷至670～700℃保温3～4h再冷却至室温。
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