本發(fā)明屬于軋鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種高韌性熱成形鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能減排已成為當(dāng)今世界共同關(guān)注的焦點。汽車輕量化是實現(xiàn)這一目標(biāo)的主要措施。而汽車輕量化必須兼顧安全性，高強度汽車用鋼的應(yīng)用則是節(jié)能減排、同時又保持汽車安全性的重要途徑。但是，高強度鋼板強度很高，在冷沖過程中易出現(xiàn)回彈嚴(yán)重、沖壓開裂、復(fù)雜零件沖壓成形困難等問題。目前，熱沖壓成形工藝可以克服上述的問題，并成為人們關(guān)注的焦點。熱沖壓成形過程為將鋼板加熱至奧氏體溫度區(qū)間保溫，然后利用鋼板在高溫下塑性良好、變形抗力小等特點，在裝有冷卻系統(tǒng)的模具中快速成形并淬火冷卻，以獲得超高強度零件，同時保證了零件的形狀及尺寸精度。在復(fù)雜的載荷條件下不僅要求熱成形零件具有高強度，同時也需要良好的塑韌性。然而，由于熱成形淬火后得到的全部為馬氏體組織，強度非常高，但是韌性不足，其強度可達1500mpa以上，而延伸率只有5％左右，三點彎曲角度一般在65度以下。中國專利200810112020.2一種熱成形馬氏體鋼，該鋼的主要化學(xué)成分(wt％)為：c：0.10～0.33％，si：0.50～2.30％，mn：0.50～2.00％，p：≤0.020％，s：≤0.015％，al：0.015～0.060％，o：≤0.002％，n：0.002～0.008％，其余為fe及不可避免的不純物。其抗拉強度為1300mpa～1700mpa，延伸率高于15％，主要通過添加0.50～2.30％的si，在熱成形工序中馬氏體轉(zhuǎn)變前采用緩冷工藝獲得一定量殘余奧氏體的方法，提高延伸率。然而此方法熱成形時工藝控制難度大，緩冷工藝使生產(chǎn)效率降低，同時，殘余奧氏體的存在也限制了應(yīng)用。中國專利201110269388.1一種汽車用高韌性熱成形鋼板的熱處理方法，其成分質(zhì)量百分比為：c：0.20～0.40％，si：0.10～0.50％，mn：1.0～2.0％，p：≤0.02％，s：≤0.01％，nb：0.02～0.06％，ti：0.01％～0.05％，cr：0.1～0.5％，b：0.001～0.005％，al：0.01～0.1％，n：≤0.01％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)。熱成形鋼板在沖壓成形后放入退火爐內(nèi)；在100～500℃范圍內(nèi)，進行1～10min的回火處理，將回火后的鋼板取出后再空氣中自然冷卻至室溫。該發(fā)明在傳統(tǒng)熱成形鋼的基礎(chǔ)上，通過回火的方法消除鋼板快速冷卻產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和軟化馬氏體組織，進而改善高強韌性鋼的韌性，但其強度也有較為明顯的降低，且生產(chǎn)效率及成本較高。中國專利201110259342.1一種雙相熱成形鋼的制備方法，該鋼的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：：c：0.10～0.50％，si：0.30～2.50％，mn：1.0～3.0％，p：≤0.02％，s：≤0.01％，al：1.0～3.0％，n：≤0.01％，余量為fe及不可避免雜質(zhì)；制造方法為：首先根據(jù)化學(xué)成分進行冶煉鑄造，原料坯入加熱爐加熱，加熱溫度為1200～1250℃，保溫0.5～1.5小時，終軋溫度為800～900℃，卷取溫度為600～700℃；熱成形工藝為：加熱溫度為750～850℃，保溫3～8min，以大于40℃/s的速度冷卻至室溫，主要通過設(shè)置熱成形工藝的加熱溫度為780～850℃，進而使得熱成形鋼處于奧氏體和鐵素體對應(yīng)的兩個相區(qū)，快冷即可獲得鐵素體和馬氏體構(gòu)成的雙相組織。通過此方法雖然使得成形后的鋼板塑性增加，但強度大幅降低。中國專利201410209907.9汽車用高抗彎性能熱成形鋼及其制造方法，該鋼的主要化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：c：0.18～0.30％，si：≤0.30％，mn：1.00～1.60％，p：≤0.015％，s：≤0.0020％，nb：0.02％～0.10％，mo：0.15％～0.40％，v：≤0.10％，w：≤0.40％，ti：0.02％～0.06％，cr：0.10～0.30％，b：0.0005～0.0040％，al：0.020～0.060％，n：≤0.004％，o：≤0.003％，余量為fe及不可避免雜質(zhì)；制造方法為：首先根據(jù)化學(xué)成分進行冶煉鑄造，原料坯入加熱爐加熱至1100～1250℃，保溫2.8～4小時，精軋溫度控制在820～890℃，卷取溫度為540～650℃，然后再進行冷軋退火處理。熱成形工藝為：加熱至奧氏體化溫度，保溫，以大于40℃/s的速度模淬至小于等于200℃。該方法通過加入大量的合金元素，細化晶粒，從而提高熱成形鋼的塑韌性。但是，大量的合金元素加入大大增加了材料的制造成本；同時，這種熱成形鋼是在傳統(tǒng)熱成形鋼的基礎(chǔ)進行的改進，主要還是通過添加b元素來提高淬透性，b元素的添加給鋼區(qū)生產(chǎn)帶來了一定的難度。技術(shù)實現(xiàn)要素：因此，基于上述背景，本文開發(fā)了一種汽車用高韌性熱成形鋼及其制造方法。(1)與中國專利200810112020.2(主要通過添加0.50～2.30％的si，在熱成形工序中馬氏體轉(zhuǎn)變前采用緩冷工藝獲得一定量殘余奧氏體的方法，提高延伸率。然而此方法熱成形時工藝控制難度大，緩冷工藝使生產(chǎn)效率降低)相比，本專利僅通過合金元素的控制，獲得高韌性的熱成形鋼，提高了生產(chǎn)效率；(2)與中國專利201110269388.1以及中國專利201110259342.1(利用軟相組織來提高鋼的韌性，但鋼的強度降低)相比，本專利在保證熱成形鋼強度的同時，提高了韌性；(3)與中國專利201410209907.9相比，本專利成分設(shè)計不含ti、mo、b等元素，合金成本更低、煉鋼工藝更易控制；同時也提高了熱成形鋼的延伸率與抗彎性能(彎曲角度大于80°)。(4)根據(jù)某高端主機廠要求，熱成形鋼在成形后的三點彎曲角度必須≥60°，本發(fā)明獲得的熱成形鋼三點彎曲角度達到了80°以上。為實現(xiàn)本發(fā)明鋼的制造，成分選擇、工藝過程和工藝內(nèi)容如下：1)主要化學(xué)成分重量百分比為：c：0.1～0.25；si：0.1～0.5；mn：1.0～2.0；p：≤0.020；s：≤0.010；al：0.01～0.06；cr：0.1～0.5；nb：0.01～0.06。余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。2)生產(chǎn)工藝采用煉鋼→熱軋→酸軋→連退；3)采用專用保護渣；4)加熱出爐溫度控制在1150℃～1250℃；5)終軋溫度控制在850℃～950℃；6)卷取溫度：550℃～700℃；7)酸軋壓下率：50％～70％；8)退火溫度：700℃～850℃；9)熱成形加熱溫度：900℃～950℃；10)保溫時間：3min～10min；11)保壓時間：3s～12s。本發(fā)明在成功開發(fā)出的熱成形鋼屈服強度≥1000mpa、抗拉強度≥1500mpa、延伸率≥10％，三點彎曲角度≥80°。說明鋼板在具有高強度的同時也有良好的抗彎曲性能。附圖說明圖1(a)熱成形前鋼的組織：鐵素體+珠光體；圖1(b)熱成形后的組織：馬氏體；圖2vda238-100冷彎性能檢測標(biāo)準(zhǔn)具體實施方式下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實施例。鑄坯化學(xué)成分(wt％)為：c：0.1～0.25；si：0.1～0.5；mn：1.0～2.0；p：≤0.020；s：≤0.010；al：0.01～0.06；cr：0.1～0.5；nb：0.01～0.06。余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。1)鐵水預(yù)處理：要求前后扒渣；2)轉(zhuǎn)爐冶煉：出鋼進行脫氧合金化；同時加強出鋼擋渣操作；3)氬站：進行強攪操作對鋼包頂渣初步還原；4)lf爐精煉：出站前保證喂鈣線ca含量控制在0.0030～0.0050％；5)rh爐精煉：真空度在300pa以下保持時間12min以上；6)連鑄：中包目標(biāo)溫度控制在液相線溫度以上20～40℃，采用專用保護渣；二次冷卻采用弱冷制度；7)加熱出爐溫度控制在1150℃～1250℃；8)終軋溫度控制在850℃～950℃；9)卷取溫度：550℃～700℃；10)酸軋壓下率：50％～70％；11)退火溫度：700℃～850℃；12)熱成形加熱溫度：900℃～950℃；13)保溫時間：3min～10min；14)保壓時間：3s～12s。鋼水的化學(xué)成分見表1，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素。表1實施例化學(xué)成分，wt％實施實例csimnpsalcrnb10.220.261.270.01/0.0320.350.03120.220.271.280.01/0.0320.370.032鋼水連鑄后，進行熱軋軋制，然后再進行酸軋和連續(xù)退火，最后經(jīng)過熱成形沖壓，典型顯微組織如圖1所示。圖1為本發(fā)明所涉及的高抗彎性能熱成形鋼的顯微組織照片為4％硝酸腐蝕后顯微組織照片，組織為鐵素體+珠光體；熱成形后的組織為98％以上的馬氏體組織。其主要工藝參數(shù)和最終力學(xué)性能見表2。表2生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品力學(xué)性能上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12