一種含稀土的高強if鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及高強度汽車用鋼，特別是設及一種含稀±的高強IF鋼及其制備方法， 在擁有普通高強度IF鋼的優良性能外，還具有良好的抗二次加工脆性，因此擁有更好的綜 合力學性能和更廣闊的應用前景。
【背景技術】
[0002] 汽車用鋼經歷了從沸騰鋼到侶鎮靜鋼到目前的IF鋼，可W說汽車用鋼發生了質 的飛躍。IF鋼又稱超低碳無間隙原子純凈鐵素體鋼，它最早是在1949被研發成功的，其基 本原理是在超低C、N鋼中加入一定量的Ti、Nb等元素，將鋼中的間隙原子C、N固定為碳氮 化合物，得到潔凈的鐵素體，從而具有良好的深沖性能。
[0003] 隨著人們對汽車性能要求不斷提高，特別是在安全、舒適、油耗方面的考慮，該就 對汽車板材提出了新的要求，主要包括W下=點：高強度（提高安全標注）、薄規則（減輕 汽車產品自重，節省材料，降低燃油的消耗，降低成本）、耐腐蝕（表面處理技術如鍛鋒板或 合金鍛鋒板）。生產更高強度的汽車板材顯得尤為重要。由于普通IF鋼的強度已經遠遠不 能滿足要求，因此通過采用添加固溶強化元素P、Mn、Si來提高強度，但在提高強度的同時 也產生了一定的問題，首先由于強化方式單一會加劇P在晶界上的偏析，造成鋼材在后期 加工過程中產生斷裂即二次加工脆性，二次加工脆性對鋼材來說是一個致命缺陷。本文通 過稀±的細化晶粒和在晶界上的富集，用來改善或消除P的晶界偏析問題，從而解決鋼的 二次加工脆性問題。其次Si的加入會嚴重損壞鍛層質量，所W Si的含量要嚴格控制。而 Mn會在鋼板表面發生過度析聚，析出的氧化物與金屬鐵構成腐蝕微電池，不加W措施對鋼 鐵壽命有很大危險，該個問題可W通過表面鍛層來解決。
[0004] 稀±被國際上譽為新技術革命中的戰略元素，高技術的增長點，新材料的寶庫。中 國又是世界上稀±儲量第一的國家，如何利用好稀±對我國有重要的發展戰略。
[0005] 通過向高強度IF鋼中添加一定量的稀±用來解決鋼材的二次加工脆性，從而改 善鋼材性能，該種新型含稀±高強度IF鋼的制備及應用還未有相關報道。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于為解決現有高強度IF鋼由P引起的二次加工脆性問題，提供了 一種含稀±的高強度IF鋼及其制備方法。
[0007] 本發明一種含稀±的高強度IF鋼化學成分重量百分數為；C;《 0. 006%、Si : 《0. 01 %、Mn ; 1. 2 % ~2. 0 %、P ;0. 08 % ~0. 1 %、S ;《0. 003 %、0 ;《0. 003 %、N ; 《0. 003%、佩；0. 08%~1. 2%、A1 ;0. 02%~0. 04%、B《0. 002%、Ce 0. 02%、其余 為化。
[000引生產工藝為；冶煉一熱軸一冷軸一退火；其特征在于，采用真空感應爐冶煉。
[0009] 控制工藝參數為；板巧加熱到1250°c，使完全奧氏體化，初軸溫度為1200°C，終軸 溫度為930。板巧厚度由35mmm軸到4mm，熱軸壓下率為85%，冷卻到650°C保溫比模擬 卷曲，隨后空冷到室溫，再通過5道次80%冷軸壓下量，軸后厚度為0. 8mm，退火溫度控制在 850°C左右，保溫時間30min。
[0010] 本發明與現有技術不同之處在于本發明取得了如下技術效果：
[OCm] 1、本發明采用固溶強化、細晶強化和析出強化等多種強化方式，獲得了 440MPa高 強IF鋼。
[0012] 2、本發明利用稀±在晶界上的富集和細化晶粒作用解決了 IF鋼的二次加工脆性 問題。
[0013] 3、本發明采用稀±Ce的細化晶粒作用結合后期熱軸、冷軸處理使IF鋼獲得了良 好的細晶組織。
[0014] 使用W上成分設計冶煉的含稀上高強IF鋼，經過合理的軸制工藝和退火制度，能 夠獲得強度> 440MPa，并且具有良好的深沖性能和抗二次加工脆性的汽車板材。
[0015] 下面結合附圖對本發明作進一步說明。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明含稀上的局強IF鋼的軸制工藝圖；
[0017] 圖2為含稀±高強度IF鋼的退火時間為50min的500倍激光共聚焦的顯微組織 圖。
【具體實施方式】
[0018] W下結合實施例，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。
[0019] C含量的確定；一般IF鋼要求C含量小于0.002%。但在該里我選擇0.006%原因 主要有該兩點。①要生產抗拉強度大于390MPa的鋼種，要采用固溶強度手段，而C是最有 效果的固溶元素，所W適當提高C含量可W提高強度。②存在一定的C原子有利于NbC的 析出強化和有利于{111}取向再結晶晶粒的繼續長大。
[0020] N含量的確定；一般IF鋼要求N含量小于0. 003%，按照標準選取N含量《 0.003。
[0021] 〇、S含量的確定；加入的稀±首先會和0、S反應，為了提高稀±的固溶量必須控制 〇、S含量。查資料當[S] =0.0018%~0.0026%, [0] =0.0015%~0.0025% 的魄、鐵微合 金鋼中，固溶稀上量達到76 X 10-6,占鋼中總稀上量的50%。當稀±固溶量達到76 X 10-6 時基本可W消除P、S的晶界偏析。所W選擇[0]《0. 003, [S]《0. 003。
[002引 P、Mn、Si含量確定；一般來說，340MPa級高強IF鋼只添加P元素，390MPa級需復 合添加P、Mn元素，440MPa級則需復合添加P、Mn、Si元素。但因為過量的Si會影響鍛鋒過 程，所W該里減少Si的含量[Si]《0. 01 (該樣既不會影響鍛鋒過程，也起到了一定的固溶 強化），P是最主要的固溶強化元素、Mn提供最低強度。
[0023] Nb含量的確定；Nb的主要作用是固定C原子，添加Nb的多少取決于鋼中C含量。 當C含量小于0. 003%時，Ti和佩的總量不大于0. 005%，當C含量在0. 006% -0. 01%時， Nb含量控制在0.1 %-0.15%之間。該里取Nb的含量為0.1%。①該里只選擇添加Nb而 不加Ti主要原因是；首先，Ti和P具有相同的削弱化晶界結合力的作用，該會加重P的二 次加工脆性。其次，Nb的加入可W提高稀±巧6)元素的固溶量。最后，在固溶態的Nb可 W把P保留在固溶態中，防止P在晶界上的析出。②細小的NbC粒子析出，可W提高鋼的強 度。⑨Nb的添加可W改善鋼的織構，各向異性值低，具有高的r平均值，Nb偏析到晶界，可 防止冷加工脆性，可鍛性和抗粉化性能較好。
[0024] A1含量的確定；A1除作氧化劑之外還有W下幾點作用①Nb對固定C有明顯的作 用，而對于固定N效果不好，因此添加適量的A1對固氮有明顯作用（A1和N結合的能力比 Nb強）。②佩、A1均有利于提高鋼中稀上固溶量。⑨鍛層中侶對鍛層的抗粉化性能有利， 但鍛層侶含量高時鍛層不易合金化而且影響鍛層的焊接性能。該里選擇[A1]《0.04%。
[0025] B含量的確定；B元素可W阻比晶界脆性，但是鑒于B元素對r值方面的副作用其 加入量必須要盡可能地少，當加入少量B(含量不大于0. 002% )，能夠顯著降低IF鋼的冷 脆轉變溫度，因為B元素可在晶界處快速析出而強化晶界，同時B還可抑制P在晶界處的偏 析。該里選擇添加巧]《0.02。
[0026] Ce含量的確立；稀±的添加不僅可化圍過細化晶粒提高強度，也可化圍過少量的 固溶稀±消除或減輕P的偏析，解決IF鋼的二次加工脆性。通過控制氧、硫含量W及稀上 固溶量比，設計[Ce]《0.02%。
[0027] 制備工藝；
[002引 （1)冶煉
[0029] 在含稀±高強IF鋼的實際冶煉過程中，要保證0、S含量盡可能低，因此一般選用 真空感應爐，同時對其它元素也要嚴格控制，W保證鋼的純凈。
[0030] (2)熱軸
[0031] 初軸溫度為1200°C，終軸溫度為930°C，板巧厚度由35mmm軸到4mm，熱軸壓下率為 85%，冷卻到650°C保溫比模擬卷曲，隨后空冷到室溫。
[003引 做冷軸
[003引酸洗后經5道次80%壓下量，軸后厚度為0.8mm。退火溫度850°C，保溫時間 30min。
[0034] 退火工藝
[0035] 退火溫度850°C，保溫時間30min。
[0036] 1、配料
[0037] 本發明是在太鋼的原料純鐵YT01 (見表1)的基礎上通過添加磯鐵（見表2)、魄 鐵（見表3)、電解鋪、純侶、純錦、純棚而得到實施例的化學成分（見表4)。其中鋪的收得 率為95%，錦的收得率為50 %，棚的收得率為95%，其它元素的收得率接近100%，再結合 考慮到燒損等其他原因，冶煉7Kg試樣鋼的實際加入量（見表5)。
[003引 （1)太鋼的原料純鐵（YT01)
[0039] 表1原料純鐵（YT01)的化學成分（％ )
[0040]
【主權項】
1. 一種含稀土的高強度IF鋼，其特征在于，化學成分重量百分數為：C 0. 006%、 Si ： ^ 0. 01 %, Mn ：1, 2 % -2. 0 %, P ：0. 08 % -0. 1 %, S ： ^ 0. 003 %, O ： ^ 0. 003 %, N ： 彡 0· 003%、Nb :0· 08% -1. 2%、Al :0· 02% -0· 04%、B 彡 0· 002%、Ce :彡 0· 02%、其余為 Fe0
2. -種制備如權利要求1所述的含稀土的高強度IF鋼的方法，包括：冶煉一熱軋一冷 軋一退火；其特征在于，采用真空感應爐冶煉，控制工藝參數為：板坯加熱到1250°C，使完 全奧氏體化，初軋溫度為1200°C，終軋溫度為930°C，板坯厚度由35mm軋到4mm，熱軋壓下率 為85 %，冷卻到650°C保溫Ih模擬卷曲，酸洗后經5道次80 %壓下量，軋后厚度為0. 8mm， 退火溫度850°C，保溫時間30min。
【專利摘要】本發明公開了一種含稀土的高強度IF鋼及其制備方法，IF鋼的化學成分重量百分數為：C：≤0.006％、Si：≤0.01％、Mn：1.2％-2.0％、P：0.08％-0.1％、S：≤0.003％、O：≤0.003％、N：≤0.003％、Nb：0.08％-0.12％、Al：0.02％-0.04％、B≤0.002％、Ce：≤0.02％、其余為Fe。本發明在高強度IF鋼基礎上通過添加稀土Ce，一方面用來細化晶粒提高強度，另一方面通過控制O、S含量以及選擇添加Nb、Al而不添加Ti，這樣可以固溶更多的稀土Ce使固溶稀土量達到0.0076％來消除P(固溶強化元素)的晶界偏析，從而解決二次加工脆性問題。
【IPC分類】C22C38-12, C21D8-02
【公開號】CN104630622
【申請號】CN201510028254
【發明人】楊吉春, 杜海龍, 楊全海, 王學勇, 丁海峰, 黃雁
【申請人】內蒙古科技大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月20日