[发明专利]一种铌钒复合微合金化热成形钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种铌钒复合微合金化热成形钢及其生产方法，所述的铌钒复合微合金化热成形钢按重量百分比计包括如下组分：0.23～0.29％的C，0.2～1.0％的Si，1.0～2.5％％的Mn，0.02～0.06％的Al，0.2～1.0％的Cr，0.001～0.003％的B，0.01～0.04％的Ti，0.03～0.08％的Nb，0.03～0.08％的V，N≤30ppm，P≤0.020％，S≤0.010，余量为Fe及其他不可避免的杂质。以解决目前钢材氢致延迟断裂性能和冷弯性能较低的问题。所述生产方法为：按照上述的铌钒复合微合金化热成形钢的各个组分的重量百分比称取原料，依次进行铁水扒渣、转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金化、连铸、热轧、卷取、冷轧、连退、罩退、热冲压成形。

技术领域

本发明涉及热成形钢，具体涉及铌钒复合微合金化热成形钢及其生产方法。

背景技术

轻量化是集先进结构、材料、制造工艺于一体的综合技术领域，其中材料是实现汽车轻量化的基础。目前，为在轻量化基础上同时确保车辆具有高的安全性，当前国内外汽车用钢强度级别逐年提升，典型如DP钢、TRIP钢、QP钢、TWIP钢、纳米贝氏体钢、马氏体钢等。DP(dual-phase)钢是低碳钢或低合金钢经临界区热处理或经控制轧制而得到的高强度钢，TRIP钢是指由钢组织中逐步进行的马氏体相变过程导致的塑性升高的超高强度钢，又称相变诱导塑性钢，QP钢是一种具有TRIP效应的、高强度高塑(韧)性的马氏体钢，TWIP钢是twinning induced plasticity steel的简称，全称：孪生诱发塑性钢。在强度超过1000MPa后，上述钢材均存在冲压成形回弹严重、成形性差等问题，难以制备复杂形状汽车零部件，尽管诸如QP钢、TWIP钢、纳米贝氏体钢、中锰钢等通过高合金元素设计或者特殊工艺改善其成形性，但是存在制备难度高、工艺过程复杂、成本高等缺点，均未在国内汽车制造业实现规模化应用。为此不得不努力寻找一种易于实施的超高强度汽车零部件生产工艺。热成形技术通过简单合金成分设计，将高温成形与淬火强化相结合，能获得1500MPa强度级别零部件，完美解决超高强与良好成形性之间的矛盾，已成为当前国内外各大汽车厂商实现车型轻量化的主要途径之一。

热成形技术在欧美地区起步较早，技术成熟度较高，从材料开发、工艺过程、设备集成、性能测评等方面均达到较高水平，形成了一批实力雄厚的热成形配套厂商，并较早的实现了在汽车行业内的应用。其中欧美系车热冲压件应用相对较多，大众、福特、通用、宝马、奔驰、沃尔沃等知名汽车厂商代表车型上均较大比例应用了超高强度热成形零件，一般质量占比约15％，沃尔沃部分车型热成形零件质量占比已超过40％，日韩系车热冲压件应用相对较少。此外，针对工艺发展，传统主要采用的是等厚、等强度板热成形方法，近年来诸如轧制差厚板、激光拼焊板、补丁板、板料定制加热、局部烘烤硬化软化等新型热成形工艺方法也逐步实现应用。国内最早从2000年左右开始发展热成形技术，截至目前全国共计拥有约50条热成形生产线，其中大部分为进口。为缩短与国外先进水平间的差距，近10年国内也相继开展了热成形技术的国产化研究。随着近年来国内外汽车轻量化技术持续发展，并伴随着汽车碰撞安全法规日趋严格，对于热成形钢而言在现有性能水平基础上为满足更高服役性能要求，亟待解决以下关键技术问题。

1)氢致延迟断裂性能，汽车安全与轻量化需求使1000MPa以上超高强钢应用越来越广泛，强度越高则氢脆敏感性越高，汽车零件的延迟断裂会严重危及驾乘人员的安全。超高强钢延迟断裂主要是可扩散氢与应力共同作用的结果。因此改善超高强钢氢致延迟断裂性能的基本出发点应该为：一方面要尽量降低钢中的氢含量；另一方面是在基体中形成有效的氢陷阱“捕获”可扩散氢。

2)碰撞服役工况下的断裂韧性，热成形零件作为安全构件，在车辆事故中往往将承受强烈的瞬时冲击力，从安全性考虑，一般需要零件基体应具有足够高的强度及足够优异的韧性以满足最大限度保护乘客的要求，而淬火马氏体组织具有强度有余而韧塑性不足特点，具体体现为材料或零件冷弯性能(弯曲极限角度)普遍不足，这会导致在车辆碰撞过程中热成形件易发生脆断，无法有效吸收碰撞能量，不利于乘员安全。因此为提升热成形零件碰撞性能，亟待进一步提升其原材料强韧性。