抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板及其生产方法

摘要

本发明公开了一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板及其生产方法，所述高扩孔钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15～0.20%，Si≤0.30%，Mn：0.80～1.00%，P≤0.020%，S≤0.010%，Als：0.020～0.050%，Ti：0.010～0.030%，N≤0.0060%，余量为Fe和不可避免的杂质；其生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序。本发明采用中低C，常规Mn，添加少量Si和Ti元素，通过对冷却路径控制，获得抗拉强度600‑650Mpa，下屈服强度500‑550MPa，延伸率A50≥25%，扩孔率≥95%的热轧钢带，成本低廉，性能优异，有很强的市场竞争力。

权利要求

1.一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.16～0.20%，Si0.13～0.20%，Mn：0.80～1.00%，P≤0.020%，S≤

0.010%，Als：0.027～0.050%，Ti：0.015～0.030%，N≤0.0050%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述高扩孔钢板抗拉强度600-650Mpa，下屈服强度500-550MPa，延伸率A50≥25%，扩孔率≥95%。

2.根据权利要求1所述的一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板，其特征在于，所述高扩孔钢板厚度为2.0-5.0mm。

3.基于权利要求1或2所述的一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序；所述炼钢工序，出钢钢水的化学成分组成及质量百分含量为：C：0.16～0.20%，Si0.13～0.20%，Mn：0.80～1.00%，P≤

0.020%，S≤0.010%，Als：0.027～0.050%，Ti：0.015～0.030%，N≤0.0050%，余量为Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求3所述的一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的生产方法，其特征在于，所述冷却工序，钢带首先进行第一次强冷，冷却速率≥80℃/s，冷却至680～720℃，之后空冷2～3s。

5.根据权利要求4所述的一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的生产方法，其特征在于，所述冷却工序，空冷后进行第二次强冷，强冷至卷取温度430～500℃，第二次强冷冷却速率为40～80℃/s。

6.根据权利要求5所述的一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，精轧开轧温度为980～1040℃，终轧温度为820～840℃。

7.根据权利要求3-6任意一项所述的一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，板坯加热温度为1170～1230℃。

说明书

抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板及其生产方法。

背景技术

[0002] 热轧钢板广泛应用于汽车底盘、车轮、悬挂及车身结构件，由于车轮、悬挂等部件在制造过程中存在较为复杂的扩孔和翻边变形，要求材料具有较高的扩孔性能。结合当前节能减排形势，汽车轻量化的逐步推进，以前应用于上述零部件的330-500MPa级别钢种逐步被600MPa级别钢种替代，因此600MPa级别高扩孔钢具有广阔的市场前景。

[0003] 目前，国内外生产600MPa级别高扩孔钢多采用低C、添加Nb、Ti、Cr、Mo等合金元素，利用合金元素固溶强化和析出强化的综合作用提高材料强度，且保证材料的塑性，但由于Nb、Mo等贵金属元素的加入，造成现有600MPa级别高扩孔钢生产成本较高。

[0004] 经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利CN 101928881公布了一种抗拉强度为590MPa级热轧高扩孔钢板及其制造工艺，此发明采用低C成分，通过添加0.8-1.6%的Si，0.8-1.6%的Mn，极少量Nb、Ti元素来实现590MPa以上的抗拉性能和高扩孔性能，但是由于添加Si元素较多，会导致钢板表面质量的下降，并且导致生产成本提高。

[0005] 中国发明专利CN 103469058公布了一种抗拉强度450MPa级具有高扩孔性能的铁素体贝氏体钢及其生产方法，采用C、Si、Mn成分，可生产抗拉强度450MPa以上扩孔钢。

[0006] 中国发明专利CN 201310464989.7公布了一种抗拉强度590MPa级具有高扩孔性能的铁素体贝氏体钢及其生产方法，采用添加Nb、Cr元素，可生产抗拉强度590MPa以上扩孔钢。

发明内容

[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板；本发明还提供了一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的生产方法。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板，所述高扩孔钢板化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15～0.20%，Si≤0.30%，Mn：0.80～1.00%，P≤0.020%，S≤0.010%，Als：0.020～0.050%，Ti：0.010～0.030%，N≤0.0060%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0009] 本发明所述高扩孔钢板，Si含量为0.10～0.20%。

[0010] 本发明所述高扩孔钢板抗拉强度600-650Mpa，下屈服强度500-550MPa，延伸率A50≥25%，扩孔率≥95%。

[0011] 本发明所述高扩孔钢板厚度为2.0-5.0mm。

[0012] 本发明还提供了一种抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的生产方法，所述生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序；所述炼钢工序，出钢钢水的化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15～0.20%，Si：0.10～0.20%，Mn：0.80～1.00%，P≤0.020%，S≤0.010%，Als：0.020～0.050%，Ti：0.010～0.030%，N≤0.0060%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0013] 本发明所述冷却工序，钢带首先进行第一次强冷，冷却速率≥80℃/s，冷却至680～720℃，之后在该温度范围空冷2～3s。

[0014] 本发明所述冷却工序，空冷后进行第二次强冷，强冷至卷取温度430～500℃，第二次强冷冷却速率为40～80℃/s。

[0015] 本发明所述轧制工序，精轧开轧温度为980～1040℃，终轧温度为820～840℃。

[0016] 本发明所述轧制工序，轧后钢板厚度为2.0～5.0mm。

[0017] 本发明方法所述加热工序，板坯加热温度为1170～1230℃。

[0018] 本发明抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板元素含量控制的机理及作用如下：

[0019] 碳作为廉价的固溶强化元素，适当提高C元素含量有利于提高材料贝氏体体积分数和贝氏体含碳量，以保证钢的强度级别。但由于C含量提高将对材料的焊接性能造成不利影响，因此将材料的C含量控制在0.15～0.20%之间。

[0020] 锰作为有效的固溶强化元素，且能够促进贝氏体生成，为了发挥其效果，所以将Mn含量控制在0.80～1.00%。

[0021] 硅元素的添加能够促进先共析铁素体的生成，进而扩大铁素体生成窗口，有利于提高本钢种生产时性能的稳定性，但是由于Si元素添加过多会影响材料的表面质量和焊接性能，因此将材料的Si含量控制在0.10～0.20%之间。

[0022] 钛是钢铁材料中应用非常广泛的强化元素之一，能够抑制轧制变形后奥氏体在结晶过程中的晶粒长大，达到细化组织、提高强韧性的效果，并且能够提高材料的焊接性能。Ti元素添加量小于0.01%强化作用较小，但是添加含量大于0.05%将会导致材料性能波动加大，因此本发明Ti含量控制在0.010～0.030%之间。

[0023] 磷、硫元素为钢中的杂质元素，含量过高将恶化材料性能，因此宜在考虑成本的前提下尽量降低材料的P、S元素含量，本发明建议控制范围为P≤0.020%，S≤0.010%。

[0024] 本发明抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的产品标准参考GB/T 20887.2-2010。

[0025] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明采用中低C（0.15～0.20%），常规Mn（0.80～1.00%），添加少量的Si（0.10～0.20%）和Ti（0.010～0.030%）的成分设计，通过采用特殊冷却工艺生产厚度为2.0-5.0mm的热轧钢带，实现较高强度及高扩孔性能，满足下游用户对强度及成形性能的要求。2、本发明采用水冷+空冷+水冷的三段冷却工艺，对材料中C元素进行配分，获得20～35%体积分数的贝氏体，提高材料强度，并且通过添加少量的Ti元素实现细化组织、提高强度，提高组织、性能均匀性的效果。3、本发明能够获得抗拉强度600-650Mpa，下屈服强度500-550MPa，延伸率A50≥25%，扩孔率≥95%的热轧钢带。4、本发明与现有高扩孔产品对比，未添加Nb、Mo等价格高昂的合金元素，细晶效果通过添加少量价格低廉的Ti元素实现，中低C常规Mn的设计使得冶炼过程中能够使用高碳锰铁，有效的降低了冶炼成本。5、本发明产品具有良好的扩孔翻边性能、冲压成形性能，且具有较高的强度，能适用于汽车车轮、底盘、悬挂等结构件，满足汽车轻量化的需求，性能优异，具有很强的市场竞争力。

附图说明

[0026] 图1为实施例1钢板的金相组织图。

具体实施方式

[0027] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

[0028] 本抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序，其具体工艺步骤如下：

[0029] 炼钢工序：采用纯净钢的冶炼工艺，出钢钢水的化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15～0.20%，Si：0.10～0.20%，Mn：0.80～1.00%，P≤0.020%，S≤0.010%，Als：0.020～
0.050%，Ti：0.010～0.030%，N≤0.0060%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0030] 加热工序：钢水连铸成坯宽800-1550mm、厚200mm的连铸坯，板坯加热温度为1170～1230℃。

[0031] 轧制工序：加热后板坯经过除鳞，进行五道次粗轧进入热卷箱，粗轧开轧温度控制在1080-1120℃，总压下率控制为≥80%；开卷后经除鳞，进行七架热连轧，精轧总压下率控制为≥85%，成品厚度为2.0～5.0mm；精轧开轧温度980～1040℃，终轧温度为820～840℃。

[0032] 冷却工序：钢带精轧后在820～840℃进行第一次强冷，冷却速率≥80℃/s，冷却至680～720℃，之后空冷2～3s；空冷后，第二次强冷至430～500℃进行卷取，第二次强冷冷却速率为40～80℃/s。

[0033] 实施例1

[0034] 本实施例抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板厚度为2.8mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.19%，Mn：0.98%，S：0.001%，P：0.017%，Si：0.13%，Als：0.034%，Ti：0.030%，N：0.0025%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0035] 生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序，其具体工艺步骤如下：

[0036] （1）炼钢工序：控制出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.19%，Mn：0.98%，S：0.001%，P：0.017%，Si：0.13%，Als：0.034%，Ti：0.030%，N：0.0025%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0037] （2）加热工序：板坯加热温度为1180℃。

[0038] （3）轧制工序：将板坯粗轧的开轧温度控制在1090℃，粗轧压下率为84%；精轧开轧温度990℃，精轧压下率为91%，终轧温度为825℃，轧制钢板厚度为2.8mm。

[0039] （4）冷却工序：钢板进入层流冷却前温度为830℃，冷却速率85℃/s，冷却至690℃，之后空冷2.5s；继续以50℃/s速度冷却至440℃进行卷取。

[0040] （5）钢板生产后，从钢板延宽度方向四分之一位置取样，经研磨、抛光后采用硝酸酒精腐蚀，用于观察铁素体和贝氏体组织的形貌和分布。

[0041] （6）钢板的综合力学性能检测结果见表1。

[0042] 图1为本实施例生产的抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板的典型金相组织图，组织经硝酸酒精侵蚀后，黑色部分为贝氏体，灰色部分为铁素体。（其余实施例附图相似，故省略）

[0043] 实施例2

[0044] 本实施例抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板厚度为3.2mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.17%，Mn：0.95%，S：0.002%，P：0.015%，Si：0.15%，Als：0.027%，Ti：0.028%，N：0.0037%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0045] 生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序，其具体工艺步骤如下：

[0046] （1）炼钢工序：控制出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.17%，Mn：0.95%，S：0.002%，P：0.015%，Si：0.15%，Als：0.027%，Ti：0.028%，N：0.0037%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0047] （2）加热工序：板坯加热温度为1190℃。

[0048] （3）轧制工序：将板坯粗轧的开轧温度控制在1090℃，粗轧压下率为83%；精轧开轧温度1000℃，精轧压下率为90%，终轧温度为830℃，轧制钢板厚度为3.2mm。

[0049] （4）冷却工序：钢板进入层流冷却前温度为835℃，冷却速率90℃/s，冷却至700℃，之后空冷2.0s；继续以60℃/s速度冷却至450℃进行卷取。

[0050] （5）钢板生产后，从钢板延宽度方向四分之一位置取样，经研磨、抛光后采用硝酸酒精腐蚀，用于观察铁素体和贝氏体组织的形貌和分布。

[0051] （6）钢板的综合力学性能检测结果见表1。

[0052] 实施例3

[0053] 本实施例抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板厚度为2.0mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.16%，Mn：0.80%，S：0.002%，P：0.018%，Si：0.16%，Als：0.039%，Ti：0.015%，N：0.0031%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0054] 生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序，其具体工艺步骤如下：

[0055] （1）炼钢工序：控制出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.16%，Mn：0.80%，S：0.002%，P：0.018%，Si：0.16%，Als：0.039%，Ti：0.015%，N：0.0031%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0056] （2）加热工序：板坯加热温度为1200℃。

[0057] （3）轧制工序：将板坯粗轧的开轧温度控制在1110℃，粗轧压下率为84%；精轧开轧温度1010℃，精轧压下率为94%，终轧温度为835℃，轧制钢板厚度为2.0mm。

[0058] （4）冷却工序：钢板进入层流冷却前温度为835℃，冷却速率80℃/s，冷却至720℃，之后空冷2.5s；继续以70℃/s速度冷却至460℃进行卷取。

[0059] （5）钢板生产后，从钢板延宽度方向四分之一位置取样，经研磨、抛光后采用硝酸酒精腐蚀，用于观察铁素体和贝氏体组织的形貌和分布。

[0060] （6）钢板的综合力学性能检测结果见表1。

[0061] 实施例4

[0062] 本实施例抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板厚度为3.0mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.19%，Mn：0.98%，S：0.001%，P：0.017%，Si：0.13%，Als：0.034%，Ti：0.030%，N：0.0025%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0063] 生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序，其具体工艺步骤如下：

[0064] （1）炼钢工序：控制出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.19%，Mn：0.98%，S：0.001%，P：0.017%，Si：0.13%，Als：0.034%，Ti：0.030%，N：0.0025%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0065] （2）加热工序：板坯加热温度为1200℃。

[0066] （3）轧制工序：将板坯粗轧的开轧温度控制在1085℃，粗轧压下率为84%；精轧开轧温度1020℃，精轧压下率为91%，终轧温度为835℃，轧制钢板厚度为3.0mm。

[0067] （4）冷却工序：钢板进入层流冷却前温度为825℃，冷却速率100℃/s，冷却至685℃，之后空冷3.0s；继续以55℃/s速度冷却至480℃进行卷取。

[0068] （5）钢板生产后，从钢板延宽度方向四分之一位置取样，经研磨、抛光后采用硝酸酒精腐蚀，用于观察铁素体和贝氏体组织的形貌和分布。

[0069] （6）钢板的综合力学性能检测结果见表1。

[0070] 实施例5

[0071] 本实施例抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板厚度为5.0mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.20%，Mn：1.00%，S：0.003%，P：0.018%，Si：0.19%，Als：0.044%，Ti：0.029%，N：0.0028%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0072] 生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序，其具体工艺步骤如下：

[0073] （1）炼钢工序：控制出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.20%，Mn：1.00%，S：0.003%，P：0.018%，Si：0.19%，Als：0.044%，Ti：0.029%，N：0.0028%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0074] （2）加热工序：板坯加热温度为1220℃。

[0075] （3）轧制工序：将板坯粗轧的开轧温度控制在1095℃，粗轧压下率为83%；精轧开轧温度1030℃，精轧压下率为85%，终轧温度为840℃，轧制钢板厚度为5.0mm。

[0076] （4）冷却工序：钢板进入层流冷却前温度为830℃，冷却速率105℃/s，冷却至690℃，之后空冷2.5s；继续以75℃/s速度冷却至500℃进行卷取。

[0077] （5）钢板生产后，从钢板延宽度方向四分之一位置取样，经研磨、抛光后采用硝酸酒精腐蚀，用于观察铁素体和贝氏体组织的形貌和分布。

[0078] （6）钢板的综合力学性能检测结果见表1。

[0079] 实施例6

[0080] 本实施例抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板厚度为4.0mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15%，Mn：0.88%，S：0.008%，P：0.019%，Si：0.10%，Als：0.020%，Ti：0.010%，N：0.0058%，其余为铁和不可避免的杂质。生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序，其具体工艺步骤如下：

[0081] （1）炼钢工序：控制出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.15%，Mn：0.88%，S：0.008%，P：0.019%，Si：0.10%，Als：0.020%，Ti：0.010%，N：0.0058%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0082] （2）加热工序：板坯加热温度为1170℃。

[0083] （3）轧制工序：将板坯粗轧的开轧温度控制在1080℃，粗轧压下率为80%；精轧开轧温度980℃，精轧压下率为88.2%，终轧温度为820℃，轧制钢板厚度为4.0mm。

[0084] （4）冷却工序：钢板进入层流冷却前温度为820℃，冷却速率80℃/s，冷却至680℃，之后空冷2.0s；继续以40℃/s速度冷却至430℃进行卷取。

[0085] （5）钢板生产后，从钢板延宽度方向四分之一位置取样，经研磨、抛光后采用硝酸酒精腐蚀，用于观察铁素体和贝氏体组织的形貌和分布。

[0086] （6）钢板的综合力学性能检测结果见表1。

[0087] 实施例7

[0088] 本实施例抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板厚度为4.5mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.20%，Mn：0.95%，S：0.006%，P：0.011%，Si：0.20%，Als：0.050%，Ti：0.030%，N：0.0050%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0089] 生产方法包括炼钢、加热、轧制和冷却工序，其具体工艺步骤如下：

[0090] （1）炼钢工序：控制出钢钢水化学成分组成及质量百分含量为：C：0.20%，Mn：0.95%，S：0.006%，P：0.011%，Si：0.20%，Als：0.050%，Ti：0.030%，N：0.0050%，其余为铁和不可避免的杂质。

[0091] （2）加热工序：板坯加热温度为1230℃。

[0092] （3）轧制工序：将板坯粗轧的开轧温度控制在1120℃，粗轧压下率为83%；精轧开轧温度1040℃，精轧压下率为86.7%，终轧温度为840℃，轧制钢板厚度为4.5mm。

[0093] （4）冷却工序：钢板进入层流冷却前温度为840℃，冷却速率85℃/s，冷却至690℃，之后空冷3.0s；继续以80℃/s速度冷却至460℃进行卷取。

[0094] （5）钢板生产后，从钢板延宽度方向四分之一位置取样，经研磨、抛光后采用硝酸酒精腐蚀，用于观察铁素体和贝氏体组织的形貌和分布。

[0095] （6）钢板的综合力学性能检测结果见表1。

[0096] 表1实施例1-7抗拉强度600MPa级低成本高扩孔钢板性能指标

[0097]

[0098] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。