[发明专利]超低碳烘烤硬化钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其是一种超低碳烘烤硬化钢板及其生产方法。

背景技术

随着汽车安全性能要求的提高，在汽车车身制造中越来越多地采用具有良好强塑积的高强钢，一方面在不损失汽车安全性能的前提下减轻车身重量，另一方面降低汽车油耗和减少环境污染。然而，汽车板不仅要求较高的抗碰撞性能，而且要求在冲压成形时具有优良的成形性能。烘烤硬化钢板由于冲压时强度低，成形后通过烘烤硬化强度得到了提升，根据钢种的不同，大约有30～80MPa的增加，尤其是对于汽车外覆盖件，如发动机盖、行李箱盖板以及翼子板等，烘烤硬化钢板可以加工成这些形状复杂的零件，同时零件生产烘烤后，具有较好的抗凹性能。因此，烘烤硬化钢板能够较好地解决钢板成形性能与强度之间的矛盾，达到冲压时有优良的成形性能而使用时又有较高的强度和抗凹性能。

烘烤硬化是一种利用固溶的间隙元素(如溶质氮或溶质碳)产生应变老化的方法，通过间隙碳原子对位错的钉扎提高了强度，但是应该限定间隙原子的种类和数量。由于N原子在室温下的铁素体中扩散速度快，因此，在室温下N应该被完全固定，通过添加与N原子具有较强亲和力的化学元素来实现，所以在烘烤硬化中，主要依靠C含量来实现期望的烘烤硬化值，一般认为范围为10～15ppm。

为了控制钢中的间隙原子，需要采添加用来固定间隙原子C和N的合金元素，目前主要采用Nb、Ti和V等复合合金化方式来控制钢中的间隙原子的种类和数量，如CN 103757535A公开了一种具有烘烤硬化特性的冷轧深冲钢及生产方法、CN 1090246C公开了一种烘烤硬化性优良的冷轧钢板、CN 100465322C公开了一种钛和钒复合添加的超低碳烘烤硬化钢板及其制造方法。CN 103757535A采用Nb合金化来控制钢中自由碳原子数量，产品的强度级别在140～180MPa之间，属于强度级别较低的烘烤硬化用钢；CN 1090246C采用了Nb、Ti和Mo等元素合金化，一方面增加了生产成本，另一方面对烘烤硬化值控制的难度增加，即既要满足一定时间的抗时效性，又要具备一定的烘烤硬化值，生产过程中实现难度大，增加了生产成本；CN 100465322采用V代替Nb来固定钢中的C元素，V是通过在卷取过程中形成VC，一方面需要添加过量的V，成本增加，另一方面，对连续退火的温度和时间要求严格，否则在高温退火过程中VC的分解产生的自由碳含量变化范围较大，会导致成品烘烤硬化值的大范围波动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、性能优良的超低碳烘烤硬化钢板；本发明还提供了一种超低碳烘烤硬化钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明成分的质量百分含量为：C≤0.010%，Si≤0.50%，Mn≤0.15%，P≤0.050%，S≤0.015%，N≤50ppm，Als 200～500ppm，Ti=3.42N+1.5S+(0.005～0.010)，B 7～15ppm，其余为铁和不可避免的杂质。

优选的，本发明成分的质量百分含量为：0.005%≤C≤0.010%，0.03%≤Si≤0.50%，0.06%≤Mn≤0.15%，0.020%≤P≤0.050%，S≤0.015%，N≤50ppm，Als 200～500ppm，Ti=3.42N+1.5S+(0.005～0.010)，B 7～15ppm，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明的烘烤硬化值为30～50MPa。

本发明中：

C：C是影响烘烤硬化值及钢板成形性能的关键元素，在钢中的存在形式主要以间隙固溶和碳化物形式存在，而适量的固溶碳含量是成品获得良好烘烤硬化值的关键，本发明方法通过罩式退火热处理的固有特点来控制成品中的自由碳含量，即在罩式退火过程中，高温加热时间长会有部分的碳固溶；冷却速度慢，由于固溶碳原子的溶解度会随着温度的降低而降低，高温下的过饱和碳原子在冷却过程中会以固有的渗碳体为基体逐渐析出，当冷却到室温时，仍会保留部分固溶碳原子，为烘烤硬化提供了前提条件。

Si：Si是固溶强化元素，但是随着Si含量的提高会降低材料的延伸率和塑性应变比，每添加1%(质量百分比)含量的Si会提高铁素体的屈服强度约为80MPa，但其对塑性的影响要弱于Mn和P元素。

Mn：Mn与Si相同，是固溶强化元素，含量增加会降低延伸率和塑性应变比，一般每加入1%(质量百分比)含量的Mn会将铁素体的强度提高40MPa，通常情况下，对于Al镇静钢为了避免S产生的热裂纹，一般需要将Mn/S控制在20以上，本专利中将采用Ti来固定S，所以Mn不会额外添加。