[发明专利]一种高Cr-Si合金化热成形钢的罩式退火方法

说明书

本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种高Cr‑Si合金化热成形钢的罩式退火方法。针对高淬透性的高Cr‑Si合金化热成形钢卷取后的组织性能均匀性差、热成形后马氏体组织弯曲性能有限，酸洗焊接、开卷落料、热成形过程工艺不稳定，导致成材率低，性能波动大等问题，本发明提供一种改善高Cr‑Si合金化高淬透性热轧热成形钢均匀性与弯曲性能的罩式退火方法。经过罩式退火之后，热成形钢卷的组织均匀性大幅提高，内应力降低，钢卷头尾与卷心的性能差距减小，开卷瓢曲得到改善，并降低了边部、头尾材料损耗。另外，罩式退火过程中，高温氢气还原作用可以在本发明所述成分的钢卷表面产生一定厚度的脱碳层，进而提高后续热成形加工制成的热成形钢的弯曲性能。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种高Cr-Si合金化热成形钢的罩式退火方法。

背景技术

随着环境恶化和能源紧缺问题的日益严重，安全、环保和节能的考虑成为汽车制造业的主要发展方向。在减少油耗、降低废气排放的诸多措施中，降低车身重量效果最明显。有资料统计显示，整车质量每降低10%，燃料消耗量可减少6%～8%，尾气排放减少5%～6%。因此汽车轻量化成为了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。采用高强度钢板制造的车身不仅可以有效减轻车身质量，降低油耗，还可以提高汽车的安全性和舒适性，是同时实现车体轻量化和提高碰撞安全性的最佳途径。通过轻量化可有效提高能源利用率，提高续航里程。同时，不断严苛的排放法规和新能源汽车提高续航里程的迫切需求，对高强度汽车用钢产品的数量和质量都提出了更高的要求。先进高强汽车钢由于其高强高韧的特点，受到汽车生产企业及研究机构的广泛关注。针对高强汽车钢的研究，有利于达到安全性和轻量化并举，低成本和高性能兼备的汽车生产要求。

考虑到环境和能源问题，节能减排是目前汽车轻量化发展的趋势，由于冷成形钢强度大于1180MPa时，会出现回弹大，开裂，模具损伤等问题。而热成形钢就在此背景下应运而生，高强度热冲压成形钢在白车身上的应用是汽车轻量化的重要手段。到目前为止，国内外研究者已经陆续研发出了多种性能优越的热成形钢，而这些性能优越的热成形钢在实际车体制造方面的应用也不断提高。目前，应用最广泛的热冲压成形钢是22MnB5，主要包括铝硅涂层板、纳米锌涂层产品和裸板。带涂层的钢板在热成形过程中能够有效避免表面氧化，但涂层成本高，且有沾辊等问题；裸板生产成本较低，但加热和热冲压过程中钢板表面易形成氧化层，且冲压成形零部件易被腐蚀，通常采用喷丸的方式去除氧化层，但喷丸无法保证尺寸精度。因此综合材料性能，成本及安全性考虑，研发了高Cr-Si合金化热轧抗氧化免镀层热成形钢，钢的成分如下：C：0.15~0.35%，Mn：0.8~3.2%，Si：0.8~2.8%，S：＜0.01%，P：＜0.015%，Al：0.01~0.05%，Cr：1.5~3.9%，Nb：0.01~0.05%，V：0.01~0.05%，Ti：0.01~0.03%，Cu：0.05~0.15%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。采用的是高Cr-Si合金化钢并复合添加少量微合金化元素。C是奥氏体稳定化元素，C与微合金化元素结合能够起到析出强化的作用，但是过高含量的C恶化焊接性能，形成大量粗大的渗碳体，因此采用碳的质量百分比为0.15~0.35%。Mn可显著增加淬透性，但高锰含量提高碳当量，恶化焊接性能，而且降低热成形过程的抗高温氧化能力，因此采用锰的质量百分比为0.8~3.2%。Cr能够显著提高淬透性，细化淬火马氏体板条，而且Cr能够大幅提高热成形过程的抗高温氧化性能，且在罩退过程中产生Cr的碳化物可有效钉扎晶界减小原奥晶粒尺寸及抑制组织异常粗化。从1500MPa级热成形钢性能与合金成本方面考虑，采用铬质量百分比为1.5~3.9%。Si能够起到固溶强化的作用，而且Si可有效抑制卷取过程中粗大碳化物形成，Si也具有增强抗高温氧化作用，过多含量的Si引发脆性，因此采用硅的质量百分比为0.8~2.8%。Nb在控制轧制过程中抑制奥氏体再结晶，可显著细化高温奥氏体晶粒，实现热轧代替冷轧工艺的作用，Nb含量过高恶化连铸坯表面质量，因此采用铌的质量百分比为0.01~0.05%。V可以细化淬火马氏体板条，而且V与Nb共同析出相起到沉淀强化作用，而且析出相可提高抗氢脆性能，因此钒的质量百分比为0.01~0.05%。Ti的作用为细化原奥氏体晶粒，微量的Ti固定N原子形成析出相，抑制焊接粗晶热影响区奥氏体晶粒的异常长大，因此采用钛的质量百分比为0.01~0.03%。Cu能够提高耐腐蚀性能，过高的Cu引发脆性，因此采用铜的质量百分比为0.05~0.15%。Al主要用来脱氧和细化晶粒, 一定程度上提高钢的组织性能均匀性，因此采用铝的质量百分比为0.01~0.05%；S、P为钢中杂质元素，应控制在一定范围内。