[发明专利]一种抗拉强度≥1800MPa级的高韧性热成形钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种抗拉强度≥1800MPa级的高韧性热成形钢及其生产方法，属于冶金技术领域。抗拉强度≥1800MPa级高韧性热成形钢各组分质量百分比为：C0.29～0.35％，Si≤0.5％，Mn0.5～1.5％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr≤0.50％，Al0.01～0.06％，Nb0.01～0.06％，V0.01～0.06％，Mo≤0.5％，其余为Fe和不可避免杂质，通过如下工艺生产，一、熔炼；二、铸坯；三、热轧；四、冷轧；五、退火；六、热成型。本发明通过特定成分合金元素添加，配合特定生产工艺，制造钢材抗拉强度≥1800MPa且具有高韧性及高冷弯性能。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体地说，涉及一种抗拉强度≥1800MPa级的高韧性热成形钢及其生产方法。

背景技术

汽车轻量化技术是适应现代汽车安全、节能、环保趋势的关键技术之一，目前越来越多的汽车车身零部件使用热成形技术(如：汽车保险杠、防撞梁、A柱、B柱、车门防撞杠等)。热成形技术是将成形与强化分为两个步骤生产超高强度汽车零部件的一种新工艺，生产的零件具有超高强度、成型精度高、无回弹等优点。

目前市场上广泛使用的热成形钢是1500MPa强度级别，随着汽车能耗及安全性能的法律法规越来越严苛，以及人们对汽车轻量化的研究不断深入，强度级别更高的热成形钢成为了研究热点，在复杂的载荷条件下不仅要求热成形零件具有高强度，同时也需要良好的塑韧性。然而，热成形钢通常强度非常高，但是韧性不足，其强度可达1800MPa以上，而延伸率只有4％左右，三点弯曲角度一般在50度以下，难以达到使用标准。

经检索发现，中国专利公开号：CN106811689A，公开日：2017年6月9日，公开了一种抗拉强度≥2000MPa的热成形钢的制备方法，此钢的成分质量百分含量为C：0.3～0.5％，Si：1.2～1.7％，Mn：1.4～2.0％，B：0.001～0.01％，Ti：0.05～0.1％，P：≤0.008％，S：≤0.005％，Cr：0.6～1.2％，Al：0.01～0.07％，Nb：0.01～0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质元素，其原材料屈服强度为424MPa～588MPa，抗拉强度为616MPa～760MPa，延伸率A50为17.3％～20.4％；热成形后屈服强度为1000MPa～1200MPa，抗拉强度为≥2000MPa，延伸率A50＝8％～9％，主要通过添加0.3～0.5％的C，1.2～1.7％的Si，1.4～2.0％的Mn来提高强度，通过添加0.6～1.2％的Cr和0.001～0.01％的B来提高淬透性，并通过添加0.01～0.08％的Nb来提高延伸率；另外通过罩式退火使得原材料强度降低，有利于热成形前的剪切加工。然而此发明中添加1.4～2.0％的Mn，容易产生带状组织，对成形后零件的冷弯性能不利；添加1.2～1.7％的Si，对实际热轧和冷轧生产过程中表面质量控制不利；添加0.6～1.2％的Cr，增加了连铸生产过程中铸坯开裂的风险。

中国专利公开号：CN106811681A，公开日：2017年6月9日，公开了一种无B热成形钢的制备方法，此发明中钢的成分质量百分比为C：0.25～0.5％，Si：0.7～1.2％，Mn：0.5～1.3％，Al：0.01～0.08％，P：≤0.015％，S：≤0.008％，Cr：1.0～3.0％，Ti：0.02～0.09％，Mo：0.05～0.25％，Nb：0.02～0.09％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。此发明的生产工艺为加热温度1200℃，保温1h，终轧温度：870℃，卷取温度：660℃，然后加热至900℃，保温3min，然后快速冷却至260℃，随后空冷至室温，获得完全的马氏体组织。此发明获得的材料虽然成本低，但添加0.7～1.2％的Si，对实际热轧和冷轧生产过程中表面质量控制不利；添加1.0～3.0％的Cr，增加了连铸生产过程中铸坯开裂的风险；且添加0.02～0.09％的Ti，实际生产过程中会析出大颗粒的TiN，应用时易形成应力集中点，对零件的碰撞性能不利；另一方面，采用660℃卷取，成品材料中带状组织明显，对零件的冷弯性能不利，且高温卷取不利Nb的析出物充分弥散分布析出，因此不利于热成形过程中细化晶粒的作用。