一种抗拉强度440MPa级高扩孔钢板及其制造方法技术

一种抗拉强度440MPa级热轧高扩孔钢板及其制造方法，其化学成分重量百分比为：C：0.05～0.1%、Si：0.1～0.6%、Mn：0.9～1.8%、P≤0.02%、S≤0.005%、Al：0.015～0.060%、Ca＜0.0050%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，([C]×[Mn])≤0.1，([P]+10[S])≤0.04，获得的钢板厚度为1.6～6.0mm，钢板强度与扩孔率乘积TSxλ≥44000MPa%，可以满足汽车工业底盘及复杂冲压件用钢需求。

【技术实现步骤摘要】
一种抗拉强度440MPa级高扩孔钢板及其制造方法
本专利技术涉及高扩孔钢，特别涉及一种抗拉强度440MPa级高扩孔钢板及其制造方法，产品具有良好扩孔和翻边成形特性。
技术介绍
热轧及热轧酸洗板广泛应用于汽车底盘、车轮及车身结构零件，它们占汽车用钢的28%左右。通过汽车零件翻边和局部扩孔形状设计可提高零件的强度和刚性，达到汽车钢板减薄和轻量化的目的。钢板的扩孔性能与钢板的成分、强度和组织均匀性有关，传统440MPa钢板有碳锰固溶强化钢和低合金析出强化钢的扩孔率在50～70%之间。随着汽车设计对底盘结构的要求日益提高，零件成形更加复杂，对钢板的翻边和扩孔性能要求有所提高，传统碳锰固溶强化钢和低合金析出强化钢结构钢板难易满足汽车底盘、悬臂零件成形要求，高扩孔钢已成为汽车钢板的一个重要品种之一。中国专利CN101353757采用低碳成分生产抗拉强度440MPa的扩孔钢，由于采用600℃卷取温度，对碳锰钢热轧板来讲，常存在带状组织，导致钢板扩孔率下降。添加少量铌钛合金有利于提高强度，同时增加生产成本。专利WO200928515采用C、Si、Mn添加少量Nb、Ti合金元素，可生产抗拉强度在490MPa以上扩孔钢，热轧必须采用两段式层流冷却方式，在实验室可较精确模拟两段式冷却控制，得到很好的试验结果，但在热轧生产中，热轧轧制中带钢速度变化大，又无法测量空冷段的钢板温度，采用两段式冷却模型控制层流冷却，钢板实际温度波动大，易导致钢卷头中尾性能波动很大。日本专利JP2006063394公开了一种热轧高扩孔钢，碳含量0.20～0.48%，其抗拉强度也是≥440MPa，但其扩孔率仅为≥70%，且热轧后还要进行640℃的退火处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗拉强度440MPa级热轧高扩孔钢板及其制造方法，获得的钢板强度与扩孔率乘积TSxλ≥44000MPa%，满足汽车工业底盘及复杂冲压件用钢需求。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种抗拉强度440MPa级高扩孔钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.05～0.1%、Si：0.1～0.6%、Mn：0.9～1.8%、P≤0.02%、S≤0.005%、Al：0.015～0.060%、Ca＜0.0050%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，（[C]×[Mn]）≤0.1，（[P]+10[S]）≤0.04，钢板强度与扩孔率乘积TSxλ≥44000MPa%。本专利技术的高扩孔钢板厚度为1.6～6.0mm。在本专利技术成分设计中：C：用于形成足够碳化物强化相，以保证钢的强度级别，C太低强度达不到要求，C过高析出碳化物颗粒大不利于钢板扩孔性能。此外，对碳锰钢而言，钢中的碳和锰相互作用，对珠光体组织形成和分布都有一定影响，碳锰含量过高，[C]*[Mn]乘积大，易产生珠光体相粗大和珠光体带状组织，本专利技术对碳锰含量的匹配进行控制，要求([C]*[Mn])≤0.1。Si：在碳锰钢中起固溶强化作用，在提高强度的同时提高钢板的延伸率，改善钢板的成形性，适当的硅含量应大于0.3%，加硅的负面影响是硅高容易使钢板表面产生红铁皮等表面缺陷，不能目标用户高表面质量要求。Mn：是固溶强化元素，低于0.9%钢的强度不足，过高锰含量将增加珠光体相比例，高锰含量导致板坯锰成分偏析，是钢板带状组织的主要原因之一，而带状组织会劣化钢板的扩孔性能。本专利技术中锰最佳的锰含量应在1.5%以下。P：磷是钢中的杂质元素，含量应越低越好，过高磷量会造成强度偏高，同时连铸过程中磷会加剧板坯成分偏析，导致组织不均匀，需控制，本专利技术要求P≤0.02%。S：硫是钢中的杂质元素，S在钢中易形成MnS，钢中硫化物数量和形态直接影响钢板的扩孔率，S必须低于0.005%，最好低于0.003%。夹杂元素数量和形态对钢板的扩孔性能有很大的影响，特别是条状硫化物夹杂在变形中容易导致裂纹发生，要求磷硫总量控制在([P]+10[S])≤0.04。Al：是钢中的脱氧元素，减少钢中的氧化物夹杂、纯净钢质，有利于提高钢板的成形性能。Al：0.02～0.06%，不宜过低，但过高时影响连铸生产。Ca：可改变钢中硫化物的形态，提高钢板的塑性和韧性，对本专利技术钢水钙处理，并控制Ca＜0.0050%。本专利技术的抗拉强度440MPa级高扩孔钢板的制造方法，包括以下步骤：1)冶炼、铸造按下述成分冶炼、连铸成板坯，其化学成分重量百分比为：C0.05～0.1%、Si：0.1～0.6%、Mn：0.9～1.8%、P≤0.02%、S≤0.005%、Al：0.015～0.060%、Ca＜0.0050%，其余为Fe和不可避免的杂质；([C]×[Mn])≤0.1，([P]+10[S])≤0.04；其中，采用LF炉脱硫处理，钢水硫含量小于0.003%；2)热轧连铸板坯加热温度1180～1250℃，终轧温度840～880℃，卷取温度450～550℃；3)冷却板坯精轧完成后，采用一段式常规层流冷却方式冷却，冷却钢板到450～550℃后卷取，其中，冷却速度大于30℃/s；4)酸洗自然冷却到50℃以下的热轧钢卷通过酸洗机组在热盐酸溶液去除钢板的氧化铁皮，酸洗钢板经过漂洗、挤干、烘干后涂油处理。在本专利技术制造方法中，钢水通过转炉冶炼，LF炉处理，确保S含量低于0.003%，并进行Ca处理改善硫化物形态，在热轧工艺中，加热温度为1180～1250℃，终轧温度为820～880℃，采用常规一段式冷却方式，以大于30℃/s的冷却速度冷却，钢板在450～550℃温度下卷取，钢卷卷取后空冷至室温。钢板卷取温度过高，导致钢板强度下降，同时，组织不均也造成钢板扩孔率降低。卷取温度过低，造成钢板强度升高，延伸率下降。优选卷取温度范围在480～540℃。酸洗前的钢卷温度小于60℃，最好低于50℃，钢卷温度过高，易导致钢板表面腰折缺陷。钢板开卷后通过加热盐酸溶液（酸洗溶液温度70～85℃）去除钢板表面的氧化铁皮，酸洗后钢板经水漂洗、烘干，涂防锈油后卷取。本专利技术提供的这种热轧高强度高扩孔钢板，抗拉强度达到440MPa，扩孔率大于100%。成分不含Nb、Ti，无需热处理，降低成本；热轧后无需复杂控制冷却技术，用一般层流冷却工艺就可实现，易于生产。该钢板具有良好的扩孔性能、成形性能、冷加工性能，主要用于汽车底盘复杂形状零部件成形加工。扩孔率评价方法，按下述步骤计算扩孔率(λ：单位为%)。取150×150mm的热轧或酸洗钢板上，作为初期孔径(d[1])，开直径10mm的冲孔，使用顶角60°的圆锥冲头扩张该冲孔。测定冲孔部分产生的裂纹贯通板厚时的孔径(d[2])，由下式计算出扩孔率。在本专利技术中，λ为85%以上为合格。扩孔率(λ)＝[(d[2]-d[1])/d[1]]×100%本专利技术抗拉强度440MPa级高扩孔钢的金相组织主要为铁素体，贝氏体含量微量。实现高扩孔性的主要是依靠以下几方面：1、采用LF炉脱硫处理，降低钢水S含量，进而降低钢板的夹杂数量，并通过Ca处理，使长条的MnS夹杂转化为球状的CaS夹杂，降低MnS为代表的非金属夹杂无对基体连续性的破坏。2、合理的热轧工艺控制，并采用适当的C、Mn含量及比例，可以使材料的组织均匀，防止带状组织及中心偏析，减缓钢板在局部变形过程中开裂的敏感性。附图说明图1为本专利技术实施例1钢板典型的金相组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗拉强度440MPa级高扩孔钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.05～0.1%、Si：0.1～0.6%、Mn：0.9～1.8%、P≤0.02%、S≤0.005%、Al：0.015～0.060%、Ca＜0.0050%，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，（[C]×[Mn]）≤0.1；（[P]+10[S]）≤0.04；获得的钢板强度与扩孔率乘积TSxλ≥44000MPa%。

【技术特征摘要】
1.一种抗拉强度440MPa级高扩孔钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.05～0.1％、Si：0.1～0.6％、Mn：0.9～1.8％、P≤0.02％、S≤0.005％、Al：0.015～0.060％、Ca＜0.0050％，其余为Fe和不可避免的杂质；其中，([C]×[Mn])≤0.1；([P]+10[S])≤0.04；获得的钢板强度与扩孔率乘积TSxλ≥44000MPa％；该钢板的金相组织主要为铁素体，含微量贝氏体；所述高扩孔钢板的制造方法，包括以下步骤：1)冶炼、铸造按所述化学成分冶炼、连铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建平，庞厚君，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31