专利名称：屈服强度220MPa级热镀锌高强钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及汽车车身结构件用钢，尤其涉及一种屈服强度220MPa级汽车车身复杂结构件用热镀锌高强钢及其生产方法。
背景技术：
现代汽车结构、性能和技术的重要发展方向是减重、节能、降低排放和提高安全性。汽车的重量和能源消耗成线性关系。据统计，汽车重量每降低I %则燃耗可降低O. 6 1.0%。汽车减重的途径之一就是车身用材料的减薄。但是，必须首先提高材料的强度，保证制件的可靠性。高强度钢板的生产应用，满足了汽车生产的这种需要。国外汽车车身应用高强度钢板已相当普遍，约占车身用钢板总质量的30%，主要用在车门、发动机盖、行李箱盖、保险杠、车架等冲压件中；同时，随着汽车对抗腐蚀性的要求，热镀锌板也越来越广泛的用于汽车车身覆盖件的内、外板。因此，既具有高强度，又有良好耐蚀性的热镀锌高强度钢板越来越广泛的应用到汽车车身的各个部件上。而屈服强度220MPa级深冲热镀锌高强度钢兼有较高的强度和良好的深冲性能，以及优异的耐蚀性和抗冲撞性，因此越来越多的用于车身的内外板、结构件等变形较复杂、强度要求较高的零件，逐渐成为汽车车身用钢的主流。屈服强度220MPa级汽车用热镀锌高强度钢的性能要求是屈服强度RpO. 2 :220 280MPa，抗拉强度Rm :340 420MPa，延伸率A80mm ^ 32%，r 值彡 I. 5，η 值彡 O. 17。针对屈服强度220MPa级汽车用热镀锌高强度钢的力学性能和成形性、抗二次加工脆性及耐蚀性的要求，需解决的技术问题是(I)在钢种的化学成分设计上，既要保证产品具有较高强度，又要保证具有良好的深冲性能。(2)工艺设计上，需要采用合适的轧制和退火以及热镀锌工艺，从而保证产品具有良好的耐蚀性和抗二次加工性能。国内外的一些钢铁企业和研究机构也正在开展此类类似产品的研究工作，以满足汽车工业的需要。申请号为200610030716. I的中国专利“一种罩式炉生产冷轧高强度超深冲钢板及其制造方法”，其化学成为C^ 0. 006, Si ^ O. 30,Mn O. 15 I. 40，P 彡 O. 08，S 彡 O. 02，NO. 001 O. 005，A10. 03 O. 06，B O. 0003 O. 002，Ti 和 Nb 其加入量分别为Ti-(48/14)N= (0.005 O. 015)、Nb-(93/12) C = (O O. 03)，余量Fe和不可避免杂质；按上述成分冶炼、铸坯；1100 1250°C加热后轧制，在Ari以上温度的单相奥氏体区终轧；冷轧，冷轧压下率73%以上；退火，全氢或氮氢罩式炉退火，温度690-730°C ;退火后平整。该发明钢板强度级别达390MPa，具有高延伸率和r值和高抗二次加工脆性的能力，韧脆转变温度小于_40°C。然而，该钢采用罩式退火工艺，成本较高，而且韧脆转变温度较高，不能满足车身在低温环境下的抗二次加工脆性。并且该钢属于无镀层产品，耐蚀性较差。申请号为JP621461121的日本专利“一种深冲冷轧无间隙原子钢板的制造方法“，其主要化学成分为C彡0·005，Μη O. 001 O. 5，Si彡O. 02，Ν彡O. 007，酸溶铝彡O. I以及适量的Zr和Ti。上述钢在1000°C热轧，在> A1转变点< 720°C终轧，冷轧变形率为60 、95%，该钢加热到再结晶温度 Ara转变点进行连续退火。该钢加入了 Zr这种贵重合金，成本较高；冷轧变形率达到了 95%，如此大的变形率给冷轧造成困难，而且造成能源浪费；另外，该钢也是无镀层产品，所以耐蚀性较差，不能满足车身对耐蚀性能的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足提供一种成本低、深冲性能良好、抗二次加工脆性优良、耐蚀性好的屈服强度220MPa级热镀锌高强钢及其生产方法。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为
屈服强度220MPa级热镀锌高强钢，其化学成分按重量百分比计组成为C :0. 0008 O. 003%, Si :0. 07 O. 10%, Mn :0. 35 O. 50%, P :0. 04 O. 06 %，Al :0. 015 O. 040 %，Ti 0. 02 O. 04%, Nb 0. 02 O. 035%, B 0. 0005 O. 002%, S^O. 005%, N ^ O. 004%,0^ 0. 0030%，余量Fe和不可避免杂质。
上述方案中，所述屈服强度220MPa级热镀锌高强钢的厚度为O. 60 2. 0mm。上述方案中，Si:0. 082 O. 088%。上述方案中，Mn:0. 35 O. 45%。上述方案中，P:0· 042 O. 055%。上述方案中，所述屈服强度220MPa级热镀锌高强钢包括钢板及分别设置于钢板上表面和下表面的耐腐蚀锌镀层，所述镀层重量为80 275g/m2。上述屈服强度220MPa级热镀锌高强钢的生产方法，其包括以下步骤
1)采用脱硫铁水，将产品按预定成分冶炼、铸造成板坯；
2)将板坯加热后在单相奥氏体区进行热连轧，轧制后层流冷却，然后高温卷取，所述板坯加热温度为1260 1290°C，所述热连轧的粗轧出口温度为1070 1090°C，终轧温度为910 940°C，层流冷却的冷却速度为55 65°C /s,卷取温度为710 740°C ；
3)酸洗和冷轧，所述冷轧压下率为67 82%；
4)连续退火，控制退火加热温度为815 825°C，冷却速度为45 50°C/s ；
5)热镀锌，控制带钢入锌锅温度为460 485°C，锌液温度为454 466°C，热镀锌液的总铝质量百分含量控制在O. 17 O. 25% ；
6)光整，控制光整延伸率为1.2 I. 4% ；
7)精整。碳是廉价的固溶强化元素，但是钢中的碳含量高对深冲性能极为不利。故将其含量限定在O. 0008 O. 003%范围。硅有较强的固溶强化效果，可提高钢的强度，但是钢中加入过多的硅元素对深冲性能不利，同时，影响热镀锌后的表面质量。所以，将其含量限定在O. 07 O. 10%范围。优选O. 082 O. 088%,以利于带钢表面进行热镀锌。锰也是固溶强化元素，可提高钢的强度，但较高的锰含量对深冲性能不利，尤其是钢中的固溶碳、氮原子较多时，锰对深冲性能的严重损害是由于锰与间隙原子之间的交互作用而导致的。在本发明钢中，由于碳、氮原子完全被固定，所以锰的不良影响减少。考虑到实际情况，所以，将其含量限定在O. 35 O. 50%范围。优选O. 35 O. 45%，以利于带钢表面进行热镀锌。
磷是固溶强化元素，与其它置换式合金元素相比，它是提高铁素体强度最高的元素。钢中加入适量的磷元素，不仅能提高钢的强度，而且不降低钢的深冲性能。但是，较高的磷元素容易引起二次加工脆化，并使有利织构减弱，降低钢的r值，其含量应控制在O. I %以下。综合考虑磷元素对强度的贡献，将其限定在O. 04 O. 06%范围内。优选O. 042 O. 055%，以利于带钢表面进行热镀锌。铝是作为脱氧剂加入的，主要用于去除吹氧冶炼时溶在钢液中的氧。同时铝作为定氧剂，抑制氮在铁素体内的固溶，消除应变时效，提高低温塑性。但是，过多的铝含量会使钢中的夹杂物增多，影响钢的力学性能。综合考虑钢中的Als含量控制在O. 015 O. 040%之间。钛、铌是强C、N化物形成元素，钢中加入钛和铌的目的是固定钢中的间隙原子C和N，净化铁素体基体，从而使本发明钢种具有良好的深冲性能。同时，铌、钛的加入可起到析出析出强化和细化晶粒的作用，并且铌、钛的复合添加利于钢板表面的热镀锌。所以，将其 含量限定在钛0. 02 O. 04% M 0. 02 O. 035%。硼加入钢中的作用是阻碍磷在晶界偏析，从而提高钢的抗二次加工脆性能力。所以，将其含量限定在O. 0005 O. 002%范围。硫是非常有害的元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在,这种硫化物夹杂会恶化钢的韧性，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。故将钢中硫含量控制在O. 005%以下。氮在钢中是有害元素，影响钢的深冲性能。故将其含量控制在O. 004%以下。氧在钢中也是有害杂质元素，钢中氧含量的多少反映了钢中非金属夹杂物的数量，即钢中氧含量越多，则其中的非金属夹杂物也多，它不仅影响钢板的冲压性能，而且影响钢板的表面质量，故本发明将钢中的氧含量控制在O. 003%以下。将热镀锌后的产品按国标加工成80mm标距拉伸试样(原始标距长度Ltl = 80mm, b=20mm)，并按国标进行拉伸试验，产品的力学性能要求如表I所示。表I 产品交货的力学性能
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本发明的有益效果是本发明开发出的屈服强度220MPa级汽车车身复杂结构件用热镀锌高强度钢与现有的220MPa级热镀锌高强钢相比，本发明的产品既具有较高强度，满足汽车工业对车身复杂结构件强度和刚度的要求，又具有良好的深冲性能，能顺利完成复杂变形，同时，本发明的产品具有较好的抗二次加工脆性能力，其二次加工脆化温度达到一600C以下，能够满足汽车在低温环境下工作的需要；并且该产品具有良好的耐蚀性。而现有的220MPa级热镀锌高强度钢成形性和抗二次加工脆性能力较差。
图I为本发明屈服强度220MPa级热镀锌高强钢的金相组织图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。屈服强度220MPa级热镀锌高强钢，其化学成分按重量百分比计组成为C :O. 0008 O. 003%, Si :0. 07 O. 10%, Mn :0. 35 O. 50%, P :0. 04 O. 06%，Al :0. 015
O.040 %，Ti :0. 02 O. 04%, Nb :0. 02 O. 035%, B :0. 0005 O. 002%, S^O. 005%,N^O. 004%, O ^ O. 0030%,余量Fe和不可避免杂质。表2列出了可用于生产屈服强度220MPa级汽车车身复杂结构件用热镀锌高强度 钢的六种实施例的化学成分。表2本发明实施例I至实施例6及对比例I至对比例2的化学成分(单位wt. %)
权利要求
1.屈服强度220MPa级热镀锌高强钢，其化学成分按重量百分比计组成为C:O. 0008 O. 003%, Si :0. 07 O. 10%, Mn :0. 35 O. 50%, P :0. 04 O. 06%，Al :0. 015 O. 040 %, Ti :0. 02 O. 04%, Nb :0. 020 O. 035%, B :0. 0005 O. 002%, S^O. 005%,N^O. 004%, O ^ O. 0030%,余量Fe和不可避免杂质。
2.如权利要求I所述的屈服强度220MPa级热镀锌高强钢，其特征在于，所述屈服强度220MPa级热镀锌高强钢的厚度为O. 60 2. 0mm。
3.如权利要求I所述的屈服强度220MPa级热镀锌高强钢，其特征在于Si:0. 082 O.088%。
4.如权利要求I所述的屈服强度220MPa级热镀锌高强钢，其特征在于Mn:0. 35 O. 45%ο
5.如权利要求I所述的屈服强度220MPa级热镀锌高强钢，其特征在于P:0. 042 O.055%。
6.如权利要求I所述的屈服强度220MPa级热镀锌高强钢，其特征在于，所述屈服强度220MPa级热镀锌高强钢包括钢板及分别设置于钢板上表面和下表面的耐腐蚀锌镀层，所述镀层重量为80 275g/m2。
7.如权利要求I所述的屈服强度220MPa级热镀锌高强钢的生产方法，其包括以下步骤 1)采用脱硫铁水，将产品按预定成分冶炼、铸造成板坯； 2)将板坯加热后在单相奥氏体区进行热连轧，轧制后层流冷却，然后高温卷取，所述板坯加热温度为1260 1290°C，所述热连轧的粗轧出口温度为1070 1090°C，终轧温度为910 940°C，层流冷却的冷却速度为55 65°C /s,卷取温度为710 740°C ； 3)酸洗和冷轧，所述冷轧压下率为67 82%； 4)连续退火，控制退火加热温度为815 825°C，冷却速度为45 50°C/s ； 5)热镀锌，控制带钢入锌锅温度为460 485°C，锌液温度为454 466°C，热镀锌液的总铝质量百分含量控制在O. 17 O. 25% ； 6)光整，控制光整延伸率为1.2 I. 4% ； 7)精整。
全文摘要
本发明提供屈服强度220MPa级热镀锌高强钢，其化学成分按重量百分比计组成为C0.0008～0.003%，Si0.07～0.10%，Mn0.35～0.50%，P0.04～0.06％，Al0.015～0.040％，Ti0.02～0.04%，Nb0.020～0.035%，B0.0005～0.002%，S≦0.005%，N≦0.004％，O≦0.0030%，余量Fe和不可避免杂质。本发明还提供上述屈服强度220MPa级热镀锌高强钢的生产方法。本发明开发出的热镀锌高强度钢既具有较高强度，满足汽车工业对车身复杂结构件强度和刚度的要求，又具有良好的深冲性能，能顺利完成复杂变形，同时，本发明的产品具有较好的抗二次加工脆性能力，其二次加工脆化温度达到－60℃以下，能够满足汽车在低温环境下工作的需要；并且该产品具有良好的耐蚀性。
文档编号C21D8/02GK102719741SQ20121020228
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者冯冠文, 刘祥东, 周长青, 孙方义, 张小红, 田德新, 胡宽辉, 谭运刚, 谷继刚 申请人:武汉钢铁(集团)公司