一種高強度超細晶冷軋IF鋼及其生產方法技術

本發明專利技術公開了一種抗拉強度≥390MPa的高強度超細晶冷軋IF鋼及其生產方法，該產品具有良好的表面質量、可成形性和抗二次加工脆性，可作為鍍鋅板基材使用。鋼的化學成分(按重量％)為C：0.006～0.01、Si：0.004～0.009、Mn：1.1～1.6、P：0.06～0.1、S：≤0.01、Als：0.05～0.06、N：≤0.003、Nb：0.1～0.15、B：0.0005～0.0015，余量為Fe及不可避免的雜質。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于汽車、家電用鋼制造領域，涉及一種抗拉強度大于390MPa的超細晶冷軋IF鋼板及其生產方法。
技術介紹
IF (無間隙原子)鋼板作為第三代沖壓用鋼已被廣泛應用于汽車工業。傳統的高強度IF鋼屬于固溶強化鋼，主要通過在IF鋼中添加Mn、P、Si等固溶強化元素來提高強度， 同時由于C、N原子被完全固定，沒有間隙原子存在，有利于織構在退火過程中優先發展，因此其又具有良好的深沖性能。高強度IF鋼兼具高強度和深沖性能，可以加工成復雜形狀的零件并提高汽車的抗凹陷性、減輕汽車重量，符合汽車安全、減重、節能、環保的要求。然而，高強度鋼板的強化機制有很多，主要包括固溶強化；析出強化；組織強化 (相變強化)；細晶強化；形變強化。采用不同的冶金工藝和強化機制可以得到具有不同抗拉強度和伸長率的產品。并且，當高強IF鋼只采用固溶強化時，由于缺乏晶界強化而易產生二次加工脆性；同時，固溶強化元素中的Si嚴重損害深沖性能和涂層的表面質量，使其不適用于復雜成形的外板零件。綜合上述考慮，本專利技術涉及的高強度超細晶冷軋IF鋼產品的設計思路是利用晶粒細化、析出強化結合原有的固溶強化形成鋼的強化機制。在這種新型的高強IF鋼中，碳含量將比傳統高強IF鋼高很多，減少影響表面質量的Si和高成本的Mo等固溶強化元素的添加量，而且添加一定量的Nb，形成更多細小的鈮的碳氮化合物Nb (C，N)并彌散分布，這些細小的沉淀物將有助于獲得細小的鐵素體晶粒，通過細化晶粒強化和Nb (C，N)的彌散析出來獲得高強度。另外，冷加工脆性是IF鋼的主要缺陷之一，也是高強度IF鋼所必須解決的問題。 原因在于高強冷軋IF鋼多用P元素來進行固溶強化，當IF鋼中的C、N被Ti、Nb等元素固定后，晶界清潔，P有發生晶界偏析的傾向，含量可比基體中的P含量高出10倍。有研究表明，B元素可在晶界處快速析出從而強化晶界，同時B還可以抑制P在晶界處的偏聚，因此， 加入少量B能夠顯著降低IF鋼的冷脆轉變溫度。一般地，晶粒細化和彌散析出強化的鋼板，屈服強度也會上升。但由于組織中包含獨特的無析出物區域(PFZ)，使得新型高強度超細晶IF鋼的屈服強度不僅不增加，反而會有所下降。新產品在熱軋條件下獲得細小的鐵素體晶粒，有利于在冷軋條件下獲得有利于深沖性能的{111}織構。專利CN1492068A提出了一種抗拉強度為340 440MPa的添加Nb的超低碳冷軋鋼板及其制造方法；專利CN1383459A和CN1780928A則利用晶粒內部與晶界處析出物的密度差異(PFZ)設計了抗拉強度大于340MPa的冷軋鋼板。上述三種產品雖然均具有良好的可成形性，但是由于它們對Si元素含量的控制不是很嚴格，故鋼板的表面質量將受到影響， 同時給鍍鋅工藝帶來困難。另外，盡管個別專利中提到了 B元素對二次加工脆性的改善作用，但實施例中含B的例子卻很少，說明其還不能很好的利用此方法。工藝方面，三個專利中對退火冷卻方式均沒有特殊要求，而本專利技術為了更好的控制和利用PFZ，提出了兩段式冷卻方式，取得了很好的效果。本專利技術的高強度超細晶冷軋IF鋼將具有強度高、屈強比低、成形性好和抗二次加工脆性優越等特點，適用于汽車面板、側圍或保險杠等形狀復雜的零部件；同時由于不采用 Si作為強化元素，所以適合用作合金化鍍鋅板的基板材料。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種抗拉強度》390MPa 的高強度超細晶冷軋IF鋼及其生產方法，該產品具有良好的表面質量、可成形性和抗二次加工脆性，可作為鍍鋅板基材使用。本專利技術的主要內容如下本專利技術為了實現上述目的，利用晶粒細化、析出強化結合原有的固溶強化作為新產品的強化機制。在這種新型的高強IF鋼中，碳含量將比傳統高強IF鋼高很多，減少影響表面質量的Si和高成本的Mo等固溶強化元素的添加量，而且添加一定量的Nb，形成更多細小的鈮的碳氮化合物Nb (C，N)并彌散分布，這些細小的沉淀物將有助于獲得細小的鐵素體晶粒，通過細化晶粒強化和Nb (C，N)的彌散析出來獲得高強度。由于組織中包含獨特的無析出物區域(PFZ)，使得新型高強度超細晶IF鋼的屈服強度不僅不增加，反而會有所下降。 少量B元素的加入將抑制P的晶界偏析，改善鋼板的二次加工脆性。一種高強度超細晶冷軋IF鋼，其特征在于鋼的化學成分(按重量％)為C: 0. 006 0. OUSi 0. 004 0. 009,Mn 1. 1 1. 6、P 0. 06 0. US 彡 0. OUAls 0. 05 0. 06、K 0. 003、Nb 0. 1 0. 15、B 0. 0005 0. 0015，余量為 Fe 及不可避免的雜質。C :C與Nb形成碳化物，是用于在鐵素體晶界附近和鐵素體晶粒內部形成析出物密度不同區域的重要元素。C含量不足時，鐵素體晶內析出物密度過低，鋼板強度下降；C含量超標時，晶界附近析出物密度升高，鋼板延展性降低，容易產生沖壓裂紋，成形余量縮小。因此，本專利技術要求C含量在0. 006 0.01%之間。Si =Si在鋼中不形成碳化物，以固溶體形態存在于鐵素體或奧氏體中，通過固溶強化來提高鋼的強度和冷加工變形硬化率，可根據強度級別進行添加，同時也在一定程度上降低鋼的塑性和韌性。另外，Si在生成氧化物時的平衡分壓比其他元素要低，屬于易氧化元素，退火后以氧化物形式富集在鋼板表面，從而惡化鋼板的浸潤性和鍍鋅板鍍層的附著性，降低合金化鍍層的耐裂紋性和耐剝離性，容易產生針孔狀“漏鍍”等缺陷。因此，隨著 Si含量的增加，會導致鋼板表面質量下降，同時降低鋼板的成形性，故本專利技術不采用Si作為主要的固溶強化元素，要求其含量控制在0. 004 0. 009%之間。Mn =Mn是本專利技術的主要固溶強化元素之一，它通過使熱軋鋼板晶粒細化和固溶強化來提高強度，且不影響鍍層的附著性。Mn含量低，則鋼板強度不足，Mn含量過高，則鋼板成形性下降，因此本專利技術控制其含量在1. 1 1.6%之間。P :P是本專利技術的另一個主要固溶強化元素，但是它會促進鐵素體晶 粒長大，使熱軋板晶粒粗化，同時易于偏聚于晶界處，惡化成形性和二次加工脆性，因此本專利技術要求P含量在0. 06 0. 之間。S :S在鋼中以硫化物形式存在，是鋼板中的有害元素，不利于鋼板的成形性，故本專利技術要求其含量在0.01%以下。Als =Al是煉鋼中的脫氧元素，且可與鋼中的N形成AlN析出，減輕固溶N的危害作用。Als不足，上述效果難以充分發揮，Als過量，則會影響鋼板的表面質量。因此本專利技術要求其含量控制在0. 05 0. 06%之間。N :N為鋼中的有害元素，過高會導致鋼板抗時效性變差。因此，本專利技術要求N元素含量控制在0. 003%以下。Nb =Nb與C結合形成碳化物，是為了在鐵素體晶界附近和晶粒內部形成析出物密度不同區域的重要元素。Nb含量低時，鐵素體晶粒內部析出物密度不足，Nb含量高時，則晶界處析出物密度也高，導致成形性下降。因此，本專利技術中的Nb含量要求在0. 1 0. 15%之間。B =B能阻止退火時鐵素體晶粒的長大，防止延伸率和r值的降低，同時B元素還可在晶界處快速析出從而強化晶界，抑制P在晶界處的偏聚，改善鋼板的二次加工脆性。由于過高的B將明顯降低鋼板的成形性，故本專利技術要求其本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王旭，劉仁東，郭金宇，王科強，徐鑫，林利，徐榮杰，孟貝，
申請(專利權)人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發明
國別省市：