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CN118703877A - 一种超深冲if钢及其制备方法 - Google Patents

一种超深冲if钢及其制备方法 Download PDF

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CN118703877A
CN118703877A CN202410675352.0A CN202410675352A CN118703877A CN 118703877 A CN118703877 A CN 118703877A CN 202410675352 A CN202410675352 A CN 202410675352A CN 118703877 A CN118703877 A CN 118703877A
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CN202410675352.0A
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刘景佳
梁亮
刘旭辉
田飞
赵丁藏
吴剑胜
张乐
李晓少
林红春
余武
蔺宏涛
李盼峰
蒋东
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Hunan Valin Lianyuan Iron & Steel Co Ltd
Lysteel Co Ltd
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Hunan Valin Lianyuan Iron & Steel Co Ltd
Lysteel Co Ltd
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Abstract

本申请涉及一种超深冲IF钢及其制备方法,超深冲IF钢的化学成分以质量百分比计包括:C:0.0015~0.003%,Si:0~0.05%,Mn:0~0.4%,P:0~0.025%,S:0~0.025%,Al:0.02~0.1%,Ti:0.02~0.10%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物。本申请提供的超深冲IF钢可以很好地应用于两瓣式成型工艺的邮箱壳上,可以提高油箱口变形均匀性,减少油箱口在翻边的过程中发生焊缝开裂,提高生产效率,降低返修成本。

Description

一种超深冲IF钢及其制备方法
技术领域
本申请涉及钢铁技术的领域,具体涉及一种超深冲IF钢及其制备方法。
背景技术
无间隙原子钢(interstitial-freesteel,IF钢)因具有低屈强比、无屈服平台、高伸长率、高r值等优点,被广泛应用于深冲及超深冲成形的汽车、家电等零件制造,如汽车白车身的四门两盖等覆盖件,家电的空调外机壳等。
目前摩托车油箱外壳主要采用含Ti的IF钢制造,该钢板用于整体一次胀压成形工艺的摩托车油箱外壳相对稳定,但是在用于两瓣成形工艺的摩托车油箱外壳时常出现油箱口翻边开裂问题,且开裂主要发生在焊缝位置。经分析,导致翻边开裂的主要原因是含Ti-IF钢焊缝位置晶粒异常粗大,使油箱口翻边过程变形均匀性变差,容易产生应力集中而导致开裂。使用含Ti的IF钢开裂率大于50%,需要返修后才能使用,不但降低生产效率,还造成人工成本的提高。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本申请实施例提供一种超深冲IF钢,以期改善IF钢在应用于两瓣成形工艺的摩托车油箱外壳油箱口翻边开裂问题。
第一方面,本申请提供了一种超深冲IF钢,所述IF钢包括如下重量百分含量的化学成分:C:0.0015~0.003%,Si:0~0.05%,Mn:0~0.4%,P:0~0.025%,S:0~0.025%,Al:0.02~0.1%,Ti:0.02~0.10%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物。
通过在IF钢中加入Nb元素,同时控制C元素和其它元素的含量,可以使IF钢中形成一定数量的NbC第二相析出,这种析出物在焊接过程中能有效阻止焊缝晶粒过分长大,可以减小应力集中,使IF钢具有较高的深冲性能的同时,将其应用于两瓣式成型工艺的邮箱壳上,可以提高油箱口变形均匀性,减少油箱口在翻边的过程中发生焊缝开裂,提高生产效率,降低返修成本。
在一些实施例中,所述IF钢包括如下重量百分含量的化学成分:C:0.0015~0.003%,Si:0~0.02%,Mn:0~0.2%,P:0~0.02%,S:0~0.015%,Al:0.02~0.07%,Ti:0.02~0.045%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物。
在一些实施例中,所述IF钢中Ti的重量含量m(Ti)、N的重量含量m(N)以及S的重量含量m(S)满足:0≤m(Ti)-3.4m(N)-1.5m(S)≤50ppm。
第二方面,本申请实施例提供了一种超深冲IF钢的制备方法,包括如下步骤:
提供连铸坯,所述连铸坯的化学成分按质量百分比计包括:C:0.0015~0.003%,Si:0~0.05%,Mn:0~0.4%,P:0~0.025%,S:0~0.025%,Al:0.02~0.1%,Ti:0.02~0.10%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物;
将所述连铸坯进行加热后依次进行热轧、卷曲和冷轧,得到冷轧钢卷;
将所述冷轧钢卷依次进行罩式退火、平整,得到超深冲IF钢。
在一些实施例中,所述进行加热的温度为1150℃~1250℃。
在一些实施例中,所述热轧的终轧温度为890℃~940℃。
在一些实施例中,所述卷曲的温度为650℃~750℃。
在一些实施例中,所述冷轧的累计压下率为70%~90%。
在一些实施例中,所述退火为在全氢罩式炉中退火,退火温度为680℃~750℃,退火时间为5h~12h。
在一些实施例中,所述平整的压下率为0.8%~1.5%。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中,提出了许多具体细节,以便提供对本申请的全面理解。但是,对于本领域技术人员来说很明显的是,本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在下面的描述中,至少部分的公知结构和技术没有被示出,以便避免对本申请造成不必要的模糊;并且,为了清晰,可能夸大了部分结构的尺寸。此外,下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有说明,“多个”的含义是两个以上。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
超深冲IF钢
本申请第一方面的实施例提供了一种超深冲IF钢,超深冲IF钢的化学成分以重量百分比计包括:C:0.0015~0.003%,Si:0~0.05%,Mn:0~0.4%,P:0~0.025%,S:0~0.025%,Al:0.02~0.1%,Ti:0.02~0.10%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物。
本申请实施例中,通过在IF钢中加入Nb元素,同时控制C元素和其它元素的含量,可以使IF钢中形成一定数量的NbC第二相析出,这种析出物在焊接过程中能有效阻止焊缝晶粒过分长大,可以减小应力集中,使IF钢具有较高的深冲性能的同时,将其应用于两瓣式成型工艺的邮箱壳上,可以提高油箱口变形均匀性,减少油箱口在翻边的过程中发生焊缝开裂,提高生产效率,降低返修成本。
以下对本申请中超深冲IF钢的主要化学成分进行具体说明。
C元素(碳)的重量百分含量控制在0.0015%~0.0030%,当C含量小于0.0015%时,形成NbC析出物的数量少,对焊缝晶粒长大的阻碍作用降低。当C含量大于0.0035%时,需要添加更多的Nb以形成析出物,并且C会与Ti形成析出物,不利于成本的控制,同时也会恶化材料的深冲性能。
Si元素(硅)含量控制在0~0.05%,Si是提高材料强度的固溶强化元素,随着硅含量的提高材料强度越高,塑性降低;硅含量高时,易生成难酸洗的氧化铁皮,影响钢板的表面质量,因此Si含量越低越好。
Mn元素(锰)含量控制在0~0.4%。锰和硅一样是材料强化元素,随着Mn含量的提高材料强度越高,塑性降低,因此Mn含量越低越好。
P元素(磷)含量控制在0~0.025%。P可以提高材料强度,但磷会导致材料冷脆现象,因此P含量要尽量低。
S元素(硫)含量控制在0~0.025%。S是钢中的有害元素,S和Mn、Fe元素形成的化合物会造成钢在热轧过程中的出现边裂缺陷,且硫化物夹杂也会恶化钢板的深冲性能。同时对于本申请中的IF钢,S元素会与Ti元素结合形成析出物,S越多需添加的Ti就越多,不利于成本控制,因此S越低越好。
Al元素(铝)含量控制在0.02%~0.1%。Al作为脱氧剂在炼钢时添加,小于0.02%时钢中夹杂物增多,冲压加工性能变差;但过多的Al会导致生产成本升高,因此Al应控制在0.02%~0.1%。
Ti元素(钛)含量控制在0.02%~0.10%。Ti为微合金化元素,能够固定钢中N、S等,形成析出相,提高钢板成形能力。
Nb元素(铌)含量控制在0.015%~0.025%。Nb为微合金化元素,能够固定钢中C,形成析出相,提高钢板成形能力。在本申请中,Nb可以C形成析出相,阻碍焊缝晶粒长大,有利于提高焊缝翻边性能。
N元素(氮)含量控制在0~0.005%。N是间隙原子,可以提高钢板强度降低塑性,不利于钢板成形。需要添加Ti与其结合析出消除其不利影响,因此过多的N不利于成本控制,应越低越好。
在一些实施例中,超深冲IF钢的化学成分以重量百分比计包括:
C:0.0015~0.003%,Si:0~0.02%,Mn:0~0.2%,P:0~0.02%,S:0~0.015%,Al:0.02~0.07%,Ti:0.02~0.045%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物。
IF钢中个化学成分的含量控制在上述范围内,有利于进一步提高油箱口变形均匀性,减少油箱口在翻边的过程中发生焊缝开裂。
在一些实施例中,IF钢中Ti的重量含量m(Ti)、N的重量含量m(N)以及S的重量含量m(S)满足:0≤m(Ti)-3.4m(N)-1.5m(S)≤50ppm。
本申请实施例中,通过在IF钢中添加微合金Nb、Ti使得其中的间隙原子C和N以二相粒子的形式,是材料具有较好的深冲成型性能。进一步地,为了获得一定数量的NbC析出物,在控制IF钢中C元素含量的基础上,限定IF钢中Ti元素、N元素和S元素的含量满足上述条件,S元素和N元素分别可以与Ti元素形成析出物,由此可以减少IF钢中C元素和Ti元素的结合,使C和Nb充分结合形成NbC析出物,进而对焊接过程中的晶粒粗化起到抑制作用,减少因焊缝晶粒过分长大导致的油箱口翻边开裂问题。
在一些实施例中,超深冲IF钢的塑性应变比(r值)可以大于等于1.6。塑性应变比是钢材在冲压成型时宽度上的应变值与厚度上的应变值之比,超深冲IF钢的塑性应变比在上述范围内,其具有较好的冲压成型性能。
在一些实施例中,超深冲IF钢的应变硬化指数(n值)可以大于等于0.15。应变硬化指数是指材料单向拉伸出现缩颈时的变量,超深冲IF钢的应变硬化指数在上述单位内,其均匀变形能力更好,具有更优的拉延能力和冲压性能,在冲压过程中局部破裂的可能性更低。
超深冲IF钢的制备方法
本申请第二方面的实施例提供了一种超深冲IF钢的制备方法,包括如下步骤:
S10,提供连铸坯,其中,所述连铸坯的化学成分按重量百分比计包括C:0.0015~0.003%,Si:0~0.05%,Mn:0~0.4%,P:0~0.025%,S:0~0.025%,Al:0.02~0.1%,Ti:0.02~0.10%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物;
S20,将所述连铸坯及逆行加热后依次进行热轧、卷曲和冷轧,得到冷轧钢卷;
S30,将所述冷轧钢卷依次进行罩式退火、平整,得到IF钢。
在一些实施例中,所述制备方法包括如下步骤S10至S70:
S10,提供连铸坯,其中,所述连铸坯的化学成分按重量百分比计包括C:0.0035%~0.005%,Si:0~0.05%,Mn:0~0.4%,P:0~0.015%,S:0~0.012%,Al:0.02%~0.1%,Ti:0.02%~0.10%,N:0~0.005%,B:0.0005%~0.0015%,余量为Fe及不可避免的夹杂物。按照纯净钢的工艺冶炼并连铸成坯,使连铸坯具有所需的化学组成。
S20,将连铸坯进行加热,加热温度可以为1150℃~1250℃。示例性地,加热温度可以为1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃或上述任意数值组成的范围。加热温度可选为1180℃~1220℃。
S30,将加热后的连铸坯在单相奥氏体区进行热轧精轧,并控制热轧终轧温度可以为890℃~940℃;热轧终轧温度采用高于Ar3的奥氏体区温度轧制,可以使材料具有较高的表面质量。终轧温度较高时氧化铁皮比较严重,较难酸洗,会影响钢板的表面质量;终轧温度较低时进入两区轧制会出现材料混晶,冲压时容易产生雪花点缺陷,影响制品外观。示例性地,热轧终轧温度可以为890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃或上述任意数值组成的范围。可选地,热轧终轧温度可以为900℃~920℃。
S40,加工经过热轧的钢卷进行卷曲,卷曲温度可以为650℃~750℃。卷曲温度控制在上述范围内,有利于TiC析出物的弥散析出,可以提升IF刚的抗疲劳性能。示例性地,卷曲温度可以为650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃或上述任意数字组成的范围。可选地,卷取温度可以为680℃~720℃。
S50,卷曲后进行冷轧得到冷轧钢卷,冷轧累计压下率可以为70%~90%。控制冷轧累计压下率在上述范围内,可以提高IF钢的织构强度,提高冲压成型性能。冷轧压下率较小时,IF钢的强度较低,冲压成型性能较差;冷轧压下率较高时会增加轧制难度。示例性地,冷轧累计压下率可以为70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%或上述任意数值组成的范围。可选地,冷轧累计压下率可以为75%~90%。
S60,将冷轧钢卷在全氢罩式炉中退火,退火温度可以为680℃~750℃。采用罩式退火工艺,相较于连续退火工艺,罩式退火工艺设备投资低,生产灵活性强。通过控制退火温度在上述范围内,可以有效消除冷轧加工硬化的影响,使钢板具有优异的塑性成型性能。示例性地,退火温度可以为680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃或上述任意数值组成的范围。可选地,退火温度可以为700℃~740℃。
退火时间可以为5h~12h,退火的目的是消除冷轧加工硬化作用,使钢板具有优异的塑性成型性能。充分的退火时间是完全再结晶和析出物充分析出的前提,但过长的时间会增加能耗。示例性地,退火时间可以为5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h或上述任意数值组成的范围。
S70,将退火后的钢卷进行平整,平整压下率可以为0.8%~1.5%。通过平整可以消除钢板的屈服平台,减少在冲压加工过程产生拉伸应变痕缺陷而影响制品的外观质量。通过限定平整压下率在上述范围内,可以使IF钢具有良好的塑性加工性能,有利于进一步提升IF钢的抗疲劳性能。平整压下率较低时无法有效消除钢板屈服平台,在冲压过程中容易产生缺陷影响外观质量;平整压下率较高时会导致加工硬化,延伸率下降,会降低材料塑性加工性能。示例性地,平整压下率可以为0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%或上述任意数值组成的范围。可选地,平整压下率可以为0.8%~1.2%。
在一些实施例中,制备方法还可以包括:
S90,将平整后钢板进行重卷涂油及分卷。
实施例
以下列举具体实施例对本申请进行说明。需要指出的是,下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
一种超深冲IF钢,通过以下方法制备:
S10,将冶炼好的钢水进行连铸成板坯得到连铸坯,其中,钢水的化学成分以重量百分比计包括:C:0.0022%,Si:0.018%,Mn:0.011%,P:0.009%,S:0.006%,Al:0.043%,Ti:0.021%,N:0.017%,其余为Fe和不可避免的杂质;其中,Ti的重量含量m(Ti)、N的重量含量m(N)以及S的重量含量m(S)满足:m(Ti)-3.4m(N)-1.5m(S)=42;
S20,将连铸坯入加热炉加热至1210℃出加热炉;
S30,将加热后的板坯经粗轧后进入精轧机组,精轧终轧温度为924℃,卷曲温度711℃,轧成3.4mm厚的热扎板卷;
S40,将热轧板卷转冷轧经酸轧得到0.8mm厚轧硬卷,冷轧压下率为78%;
S50,将厚轧硬卷放入罩式退火炉内,经705℃温度9小时退火;
S60,退火出炉冷却后上平整机组采用1.0%平整压下率平整,然后上重卷先进行分卷涂油。
实施例2至4
与实施例1的区别在于,IF钢的化学组成和制备工艺参数不同,具体化学组成详见表1,工艺参数详见表2。
对比例1至2
与实施例1的区别在于,IF钢的化学组成和制备工艺参数不同,具体化学组成详见表1,工艺参数详见表2。
表1
表2
测试部分
将各实施例和对比例中的IF钢进行焊接性能测试,测试结果详见表3。并且将得到的IF钢应用两瓣成型工艺制备摩托车油箱外壳,检测油箱在冲压成型后是否开裂。
表3
结合表3中的数据,本身实施例中提供的超深冲IF钢具有较高的机械强度,并且应用于两瓣成型工艺制备摩托车油箱外壳时无开裂情况,其更适用于两瓣成形工艺的摩托车油箱。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述,但在不脱离本申请的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种超深冲IF钢,其特征在于,所述IF钢包括如下重量百分含量的化学成分:
C:0.0015~0.003%,Si:0~0.05%,Mn:0~0.4%,P:0~0.025%,S:0~0.025%,Al:0.02~0.1%,Ti:0.02~0.10%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物。
2.根据权利要求1所述的超深冲IF钢,其特征在于,所述IF钢包括如下重量百分含量的化学成分:
C:0.0015~0.003%,Si:0~0.02%,Mn:0~0.2%,P:0~0.02%,S:0~0.015%,Al:0.02~0.07%,Ti:0.02~0.045%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物。
3.根据权利要求1所述的超深冲IF钢,其特征在于,所述IF钢中Ti的重量含量m(Ti)、N的重量含量m(N)以及S的重量含量m(S)满足:0≤m(Ti)-3.4m(N)-1.5m(S)≤50ppm。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的超深冲IF钢的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
提供连铸坯,所述连铸坯的化学成分按质量百分比计包括:C:0.0015~0.003%,Si:0~0.05%,Mn:0~0.4%,P:0~0.025%,S:0~0.025%,Al:0.02~0.1%,Ti:0.02~0.10%,Nb:0.015~0.025%,N:0~0.005%,余量为Fe及不可避免的夹杂物;
将所述连铸坯进行加热后依次进行热轧、卷曲和冷轧,得到冷轧钢卷;
将所述冷轧钢卷依次进行罩式退火、平整,得到超深冲IF钢。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述进行加热的温度为1150℃~1250℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述热轧的终轧温度为890℃~940℃。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述卷曲的温度为650℃~750℃。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述冷轧的累计压下率为70%~90%。
9.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述退火为在全氢罩式炉中退火,退火温度为680℃~750℃,退火时间为5h~12h。
10.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述平整的压下率为0.8%~1.5%。
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