一种低成本高成形性能抗拉强度550MPa级酸洗高强钢及其制造方法和应用与流程

本发明属于汽车用高强钢，尤其涉及一种低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢及其制造方法和应用。

背景技术：

1、汽车用钢铁材料在市场客户处使用，成形性能欠佳是最常见的技术问题之一，影响到汽车用钢铁材料在市场客户处的冲压成形质量，直接影响市场客户对钢铁材料供应商的满意度。如何以低成本制造出满足市场客户需求的高品质汽车用钢铁材料，是提高汽车用钢铁材料市场竞争力的重要方向。

2、2015年5月20日公开的公开号为cn 104630623 a的专利公开了一种“具有高扩孔性能的热轧酸洗带钢及其生产方法”，钢板化学成分重量百分比为：c0.05～0.10％，si≤0.05％，mn 0.8～1.2％，p≤0.02％，s≤0.006％，nb 0.015～0.05％，余量是fe及不可避免的杂质。热轧钢板厚度规格为1.60～6.00mm，轧制速度随厚度规格变化，控制在5～12m/s，粗轧温度为980～1080℃，精轧温度为820～900℃，轧制工序后采用分段冷却方式，先将热轧钢板快速冷却至600～680℃，然后进行5～10s的空气冷却，再水冷至400～500℃。微观金相组织为铁素体+贝氏体，贝氏体组织所占体积比为10～20％，抗拉强度≥540mpa，扩孔性能λ≥100％，且带钢表面质量优良。该发明专利产品含nb元素，合金成本较高；热轧工序采用分段冷却方式，在空气中冷却的时间无法精确控制，使得卷取温度无法精确控制，从而无法精确控制贝氏体组织体积含量。

3、2014年2月26日公开的公开号为cn 103602890 a公开了“一种抗拉强度540mpa级高扩孔钢板及其制造方法”，钢板化学成分重量百分比为：c0.02～0.10％，si 0.1～1.2％，mn 1.50～2.20％，p≤0.02％，s≤0.003％，al 0.02～0.06％，nb 0.005～0.05％，ca<0.0050％，余量是fe及不可避免的杂质。在炉加热温度1180～1250℃，终轧温度860～920℃，卷取温度450～550℃。微观金相组织为均匀的铁素体单相组织，钢板强度与扩孔率乘积≥48000mpa％。该发明专利产品含nb元素，合金成本较高；该发明专利产品si元素含量较高，带钢表面容易产生红锈。

4、2018年2月6日公开的公开号为中国专利cn 107663609 a公开了“一种低成本高扩孔用540mpa级热轧酸洗板的生产方法”，钢板化学成分重量百分比为：c 0.030～0.060％，si 0.50～0.60％，mn 1.70～1.90％，p≤0.02％，s≤0.015％，alt 0.02～0.07％，n≤0.0060％，余量为fe余量是fe及不可避免的杂质。粗轧温度1170～1290℃，精轧温度860～880℃，采用15～25℃/s的冷却速率进行冷却，卷取温度400～420℃。微观金相组织为铁素体+贝氏体，屈服强度452～471mpa，抗拉强度567～597mpa，延伸率25.0～34.5％，扩孔率91.0～146.4％。该发明专利产品mn元素含量较高，易形成带状组织，降低组织均匀性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢及其制造方法，采用si、p复合强化铁素体(以b元素消除p元素在晶界处的偏析，使p元素强化铁素体的有益作用得以充分发挥)，降低铁素体软质相与贝氏体硬质相的硬度差，且采用低温卷取工艺，细化晶粒，综合提高酸洗成品卷的翻边扩孔成型性能。热轧工序层流冷却采用连续冷却方式，工艺简单且稳定可控，易于制造。不添加mo、nb、v等贵重合金元素，合金成本低。

2、本发明提供的一种低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢的应用，用于汽车零部件制造。

3、本发明具体技术方案如下：

4、一种低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢，包括以下重量百分比化学成分：

5、c 0.025～0.060％，si 0.150～0.550％，p 0.015～0.045％，mn 1.250～1.600％，als 0.015～0.050％，ti 0.025～0.065％，b 0.0008～0.0021％，ca 0.0009～0.0050％，s≤0.0050％，n≤0.0050％，o≤0.0050％，余量为fe及不可避免的杂质。

6、所述低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢，包括以下重量百分比化学成分：

7、c 0.035～0.055％，si 0.250～0.500％，p 0.015～0.035％，mn 1.280～1.500％，als 0.021～0.035％，ti 0.035～0.055％，b 0.0010～0.0019％，ca 0.0010～0.0035％，s≤0.0035％，n≤0.0035％，o≤0.0025％，余量为fe及不可避免的杂质。

8、所述低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢的化学成分满足：0.35≤si+10×p≤0.90，且，0.25≤10×b/p≤1.15。

9、优选的，0.35≤si+10×p≤0.80，0.35≤10×b/p≤0.90。

10、以上公式计算时，各元素表示的为其含量×100。

11、所述低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢的厚度为1.50～5.50mm，宽度为880～1800mm。

12、进一步的，所述低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢的金相组织含体积百分比为75.0～86.5％的铁素体及体积百分比为13.5～25.0％的粒状贝氏体，铁素体晶粒度为11.5～13.5。

13、进一步的，所述低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢的屈服强度≥450mpa，抗拉强度≥550mpa，延伸率(a50)≥23.0％，扩孔率(her)≥90.0％。

14、本发明的一种低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢的制造方法，包括以下工艺流程：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调站→lf炉精炼→连铸→热轧(→精整)→酸洗→涂油及精包装。

15、具体制造方法为：

16、经过铁水预处理、转炉冶炼、合金微调站、lf炉精炼，lf炉精炼流程完成后进行钙处理，塞棒吹氩促进夹杂物上浮，投用动态轻压下及电磁搅拌辊，钢水过热度控制在10～25℃，减轻连铸坯偏析及疏松缺陷，常规冶炼后连铸成坯，连铸坯拉速控制在0.90～1.80m/min，连铸坯厚度210～250mm，连铸坯中心偏析质量稳定控制在c1.0以上；

17、所述热轧，包括加热、轧制及卷取；

18、所述加热，连铸坯出炉温度1210～1265℃，在炉时间2.1～5.0h；

19、所述轧制，粗轧开轧温度1150～1180℃，中间坯厚度25～50mm，精轧开轧温度990～1090℃，终轧温度830～900℃；

20、轧制之后进行层流冷却，采用冷却水或其它冷却介质，将带钢温度以连续冷却方式冷却至350～480℃温度范围进行卷取；

21、卷取后获得热轧卷，若热轧卷板形不良，需进行精整以矫正板形，精整延伸率为1.0～3.1％，若热轧卷板形良好，不需要进行精整；

22、所述酸洗，酸液温度80～95℃，平整延伸率0.5～1.5％，带钢运行速度80～190m/min；

23、所述涂油及精包装，将带钢在100～180℃温度范围内进行烘干，然后进行静电涂油，涂油量为0.50～1.50g/m2，精包装后获得酸洗成品卷。

24、本发明提供的一种低成本高成形性能抗拉强度550mpa级酸洗高强钢的应用，用于汽车零部件制造。

25、本发明产品合金体系设计思路如下：

26、c：c元素是钢获得足够强度的最有效且最基本的廉价固溶强化元素，但c元素含量过高，会降低钢的翻边扩孔成型性能，因此，本发明将c元素含量控制在0.025～0.060％。

27、si：si元素净化、强化铁素体，既能提高钢的强度，又能提高钢的翻边扩孔成型性能，且价格低廉，但si元素含量过高，热卷表面易出现红锈，因此，本发明将si元素含量控制在0.150～0.550％。

28、p：p元素固溶于铁素体，起到强化铁素体的作用，降低铁素体软质相与贝氏体硬质相的硬度差，提高钢的翻边扩孔成型性能，尤其与b元素协同作用，p元素的有益作用更为明显，但是，若p元素含量过高，反而会降低钢的塑韧性，因此，综合考虑，本发明将p元素含量控制在0.015～0.045％。

29、mn：mn元素是显著提高钢强度的廉价固溶强化元素，但mn元素含量过高，易形成带状组织(降低组织均匀性)，降低钢的翻边扩孔成型性能，因此，本发明将mn元素含量控制在1.250～1.600％。

30、als：al元素能有效脱氧，且与n元素发生化学反应生成aln(减少n元素与ti元素反应，增加有效ti含量)，aln有效阻止晶粒粗化，起到一定程度细化晶粒的作用；但al元素含量过高，会降低冶炼可浇性，因此，本发明将al元素含量控制在0.015～0.050％。

31、ti：ti元素为强碳氮化物形成元素，起到析出强化、细晶强化的作用，综合提高钢的强度及塑韧性；细化、强化铁素体，降低铁素体软质相与贝氏体硬质相的硬度差，提高钢的翻边扩孔成型性能；但ti元素含量过高，钢的力学性能稳定性不容易保证，因此，本发明将ti元素含量控制在0.025～0.065％。

32、b：b元素能消除p元素在晶界的偏析，使得p元素固溶于铁素体的有益作用得以充分发挥，提高钢的翻边扩孔成型性能，但b元素含量过高，会明显增加钢的强度(低温卷取温度范围)，因此，综合考虑，本发明将b元素含量控制在0.0008～0.0021％。

33、ca：ca元素起到脱氧脱硫的作用，使得si元素固溶于铁素体的有益作用得以充分发挥；细化、塑化、均匀化非金属夹杂物，提高钢的翻边扩孔成型性能；但ca元素含量过高，反而会降低钢液的纯净度，因此，本发明将ca元素含量控制在0.0009～0.0050％。

34、s：s元素是钢中的有害杂质元素，显著降低钢的塑韧性、延展性，降低钢的翻边扩孔成型性能，因此，本发明将s元素含量严格控制在0.0050％以下。

35、n：n元素能提高钢的强度及焊接性能，但n元素不利于夹杂物的控制，且降低有效ti含量，影响ti微合金化钢的力学性能稳定性，因此，本发明将n元素含量严格控制在0.0050％以下。

36、o：o元素是钢中有害的杂质元素，易形成非金属夹杂物，降低钢的翻边扩孔成型性能，因此，本发明将o元素含量严格控制在0.0050％以下。

37、本发明产品合金体系设计满足计算公式：0.35≤si+10×p≤0.90，0.25≤10×b/p≤1.15，其作用是：以si、p复合强化铁素体(以b消除p的晶界偏析，使得p的有益作用得以发挥)，降低软质相与硬质相的硬度差。若(si+10×p)值过低，强化铁素体效果不明显，若(si+10×p)值过高，既不能保证酸洗成品卷表面质量，又使得p的有害作用大于有益作用。若(10×b/p)值过低，无法消除p的晶界偏析，p的有害作用将大于有益作用，若(10×b/p)值过高，钢的强度会明显降低。

38、相较于现有技术，采用si、p复合强化铁素体(以b元素消除p元素的晶界偏析，使得p元素强化铁素体的有益作用得以充分发挥)，降低铁素体软质相与贝氏体硬质相的硬度差，辅以低温卷取工艺，细化晶粒，综合提高酸洗成品卷的翻边扩孔成型性能；热轧工序层流冷却采用连续冷却方式，工艺简单且稳定可控，易于制造；不使用mo、nb、v等贵重合金元素，合金成本低，产品市场竞争力强。