專利名稱：沖壓淬火用鋼板及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種沖壓淬火用鋼板及其制造方法，采用本發明的鋼板所制備的熱成 型制品，主要用于汽車的防撞件及強度加強件。
背景技術：
為了提高汽車的有效燃料利用率、安全性和環境標準，迫使汽車制造業降低汽車 自重并同時保證碰撞安全性，因而要求提高零部件強度。使用超高強度鋼板是實現汽車輕 量化的重要途徑。采用超高強度鋼板在室溫生產汽車件的最大問題是成形的限制及回彈。 傳統設計中汽車A柱、B柱、加強板及防撞梁等部件，大部分采用高強度鋼板的冷沖壓工藝 制作。高強度鋼板強度高，在常溫下沖壓變形，易開裂、回彈嚴重，復雜形狀零件沖壓成形困 難。沖壓淬火工藝主要是利用金屬在高溫下，其塑性和延展性迅速增加，屈服強度迅速下降 的特點，通過模具使零件成形，同時利用裝有水冷卻系統的模具使鋼板成形同時在模具中 淬火以獲得馬氏體組織。
專利文獻CN101275200A公開了 “一種熱成型馬氏體鋼”。介紹了一種熱成型 馬氏體鋼，主要適用于抗拉強度在1. 3 1. 7GPa的熱沖壓成型的薄厚度零件用鋼。該 鋼的主要化學成分組成(重量％ )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%,
≤ 0. 002%, [N]≤0.002% 0.015%，余為！^e及不可避免的不純物。另外，還添加B :0. 0005 % 0. 0050%, Ti 0. 02% 0. 10%, Nb :0. 02% 0. 10%, V :0. 02% 0. 15%, RE :0. 001% 0. 050%中的任一種或任一種以上。抗拉強度可達1.3-1. 7GPa，延伸率> 15%，并且氫致延 遲斷裂敏感性明顯降低，從而為汽車輕量化、高安全性能化提供了基礎。該發明中存在成分 復雜，冶煉控制難度大的問題。發明內容
本發明目的在于提供一種沖壓淬火用鋼板及其制造方法。鋼板具有良好的淬透 性，通過熱沖壓法制造出1300MPa以上超高強度結構件，用于制造汽車的碰撞部件、支撐部 件及加強部件，解決現有技術中所存在的鋼板成分較為復雜、冶煉較難控制等問題。
本發明的目的是這樣實現的
1.沖壓淬火用鋼板
鋼板化學成分的質量百分比(Wt% )為C :0. 14% 0. 28%, Si :0. 40%以下，Mn 0. 4% 2. 0%,P ≤ 0. 010%,S ≤ 0. 004%,Al :0. 016% 0. 040%,Cr :0. 15% 0. 8%, Ti 0. 015% 0. 12%, B :0. 0001% 0. 005%, N ≤ 0. 005%，余量為 Fe 和不可避免的雜 質。該鋼種具有較高的淬透性，作為熱沖壓用鋼的基板材料，可進行熱軋及冷軋生產。鋼板 厚度為0. 70 4. 0mm。
本發明合金元素作用說明如下
C :0· 14% 0. 28%
碳主要決定鋼的淬硬性，是形成馬氏體的元素。中低碳鋼中，隨碳量增加，鋼的CCT 曲線右移，增大鋼的淬透性，但與錳、鉻、硼等元素相比，效果很小。碳含量增加，降低Ac3 點，促進奧氏體低溫下形成，有利于淬火處理，但C含量低于0. 14%時效果不明顯，另外，C 含量高于0.觀％時會導致淬火開裂傾向。
Si :0.40% 以下
Si為提高鋼板淬透性及強度元素，但過高會影響熱沖壓件噴涂質量，并增加生產 成本。
Mn :0.4% 2.0%
錳是擴大奧氏體區元素，錳量增加，淬透性提高，且在淬火后對穩定強度是非常有 效果的元素。Mn含量增加，降低Ac3點，促進奧氏體低溫下形成，有利于淬火處理，但Mn含 量低于0. 4%時效果不明顯，另外，Mn含量高于2. 0%時會導致淬火開裂傾向。
Cr :0· 15% 0. 8%
Cr是提高鋼淬透性元素，且在淬火后，有利于穩定確保強度的有效元素。不過，Cr 含量低于0. 15%此效果不明顯，另一方面，若Cr含量超過0. 8%此效果飽和，只會導致成本 的增加。
Ti :0· 015% 0. 12%
鈦在硼鋼中主要用于固定氮，以保證硼的淬透效果得以發揮。此外，還具有使淬 火處的韌性提高的效果。但是，Ti含量低于0.015%時效果不顯著，另外，若Ti含量超過 0. 12%則達到飽和，會導致成本增長。
B :0. 0001% 0. 005%
鋼中加入硼能顯著提高淬透性，淬火后可以保證強度的穩定性。B含量低于 0. 0001%時效果不顯著，而B含量高于0. 005%時，過剩的B與鋼中的N形成B的化合物，降 低鋼板的性能。
S、P為對鋼板性能影響不良元素，在生產可能的情況下，越低越好。
Al :0· 016% 0. 040%
Al為鋼中的強化元素，低于0.016%達不到效果，但高于確定上限0.04%會造成 鋼中氧化物增多，影響鋼的質量。
N:彡 0.005%
對于含B的熱沖壓用鋼，N的含量越低越好，但過低會導致生產困難，增加成本，因 此確保在上限0. 005%以下。
2.沖壓淬火用鋼板制造方法
1)本發明鋼板化學成分的質量百分比為C :0. 14% 0. %，Si :0. 40%以下， Mn :0. 4% 2. 0%，P 彡 0. 010%, S 彡 0. 004%, Al :0. 016% 0. 040%, Cr :0. 15% 0. 8%, Ti 0. 015% 0. 12%, B :0. 0001% 0. 005%, N 彡 0. 005%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。
2)生產工藝路線
熱軋板轉爐冶煉一爐外精煉一板坯連鑄一加熱一軋制一卷取一酸洗一涂油一包裝。
冷軋板熱軋鋼卷一酸洗聯軋機組一卷取一罩式爐退火一涂油一包裝。
3)生產步驟
鋼板的制造方法為具有本發明的冶煉成分的連鑄坯料，加熱到1150 1250°C， 保溫2. 5 4小時后進行粗軋，然后多道次大壓下精軋，終軋溫度830 950°C，軋后采用層 流冷卻，以大于10°C /s冷卻速度冷至卷取溫度，卷取溫度600 680°C。熱軋后鋼帶經酸 洗、涂油后進行包裝。對于冷軋鋼板是將熱軋鋼帶進行冷軋，經純氫氣體罩式爐退火后涂油 包裝。退火溫度為550 650°C，保溫時間3 5h。
4)沖壓淬火用鋼板的組織特征及性能
本發明的沖壓淬火用基板的微觀結構應具有均勻的鐵素體和珠光體組織。鋼 板應具有的性能為，熱軋板規格 1. 70-4. OOmm =Rel :320-630N/mm2、Rm :480-800N/mm2、 A80 彡 13% ；7令軋板規格 0. 70-3. 2mm =ReL :280_450N/mm2，Rm > 450N/mm2, A80 彡 16%。對 于熱軋及冷軋熱沖壓鋼板的選擇根據所需鋼板厚度及實際熱成型零件制造的需要而確定。
本發明所提供的鋼板成分設計簡單，并具有良好的淬透性，大于HRC45以上的淬 硬層深度為10-16mm。鋼板組織為鐵素體及珠光體，經熱沖壓淬火后，可以得到全馬氏體結 構，拉伸強度可達1300N/mm2以上。是作為汽車行走部分的構件和各種加強構件的理想材 料，可以起到汽車減重節能的效果。沖壓淬火鋼主要用于制作轎車的A、B柱加強板、前后保 險杠、防撞梁、車頂加強梁及底盤結構件等汽車零件。
具體實施方式
1.沖壓淬火鋼板生產工藝路線
熱軋板轉爐冶煉一爐外精煉一板坯連鑄一加熱一軋制一層流冷卻一卷取一酸洗—涂油一包裝。
冷軋板熱軋鋼卷一酸洗聯軋機組一卷取一罩式爐退火一涂油一包裝。
對于熱軋及冷軋熱沖壓鋼板的選擇根據所需鋼板厚度及實際熱成型零件制造的 需要而確定。
2.鋼板成分表1為本發明鋼的化學成分，以質量百分比計。
表1鋼板的化學成分Wt %
權利要求
1.一種沖壓淬火用鋼板，其特征在于鋼板化學成分的質量百分比為c:0. 14% 0. 28%, Si 0. 40% 以下，Mn :0. 4% 2. 0%, P 彡 0. 010%, S 彡 0. 004%, Al :0. 016% 0. 040 %，Cr :0. 15 % 0. 8 %，Ti :0. 015 % 0. 12 %，B :0. 0001 % 0. 005 %，N ^ 0. 005%，余量為！^和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的沖壓淬火用鋼板，其特征在于C:0.18% 0^6%，Mn:0.8% 1. 8%, Cr 0. 15% 0. 6%, Ti :0. 02% 0. 10%, B :0. 0003% 0. 003%。
3.根據權利要求1所述的沖壓淬火用鋼板，其特征在于C:0. 18^-0. 1%, ^:1.6% 2. 0%, Cr 0. 15% 0. 6%, Ti 0. 06% 0. 12%, B 0. 0003% 0. 003%。
4.根據權利要求1所述的沖壓淬火用鋼板，其特征在于鋼板厚度為0.70 4. 0mm。
5.一種用于權利要求1 4任意一項所述鋼板的制造方法，其特征在于將含有上述 化學成分的鋼坯加熱到1150 1250°C，保溫2. 5 4小時后進行連軋，終軋溫度830 950°C，軋后采用層流冷卻，以大于10°C /s冷卻速度冷至600 680°C卷取，最后經酸洗、涂 油后進行包裝。
6.一種用于權利要求1 4任意一項所述鋼板的制造方法，其特征在于將含有上述 化學成分的鋼坯加熱到1150 1250°C，保溫2. 5 4小時后進行連軋，終軋溫度830 950°C，軋后采用層流冷卻，以大于10°C /s冷卻速度冷至600 680°C卷取，熱軋鋼帶經酸 洗聯軋機組進行冷軋，冷軋后鋼卷經純氫氣體罩式爐退火后涂油包裝，退火溫度為550 650°C，保溫時間3 5h。
全文摘要
本發明公開一種沖壓淬火用鋼板及其制造方法，鋼板化學成分的質量百分比為C0.14％～0.28％，Si0.40％以下，Mn0.4％～2.0％，P≤0.010％，S≤0.004％，Al0.016％～0.040％，Cr0.15％～0.8％，Ti0.015％～0.12％，B0.0001％～0.005％，N≤0.005％，余量為Fe和不可避免的雜質。制造方法為將坯料加熱到1150～1250℃，保溫2.5～4小時后粗軋，然后多道次大壓下精軋，終軋溫度830～950℃，軋后層流冷卻，以大于10℃/s冷卻速度冷至卷取溫度，卷取溫度600～680℃。對于冷軋鋼板是將熱軋鋼帶進行冷軋，經純氫氣體罩式爐退火后涂油包裝。退火溫度為550～650℃，保溫時間3～5h。本發明鋼的成分設計簡單，具有良好的淬透性，大于HRC45以上的淬硬層深度為10～16mm。鋼板組織為鐵素體及珠光體，經熱沖壓淬火后，可以得到全馬氏體結構，拉伸強度可達1300N/mm2以上。
文檔編號C22C38/32GK102031455SQ200910187780
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者于寧, 劉仁東, 敖列哥, 時曉光, 李桂艷, 王越, 谷春陽, 郭金宇, 韓斌, 高曉龍 申請人:鞍鋼股份有限公司