汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢及制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910248764.5 (22)申请日 2019.03.28 (71)申请人 北京科技大学 地址 100083 北京市海淀区学院路30号 (72)发明人 米振莉罗翔吴彦欣李会健 张彭磊彭飞张迪 (74)专利代理机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 11237 代理人 张仲波 (51)Int.Cl. C22C 38/38(2006.01) C22C 38/32(2006.01) C22C 38/28(2006.01) C22C 38/26(2006.01) C22C 38。

2、/24(2006.01) C22C 38/22(2006.01) C22C 38/06(2006.01) C22C 38/04(2006.01) C22C 38/02(2006.01) C21D 1/26(2006.01) C21D 8/02(2006.01) (54)发明名称 一种汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢 及制备方法 (57)摘要 本发明提供一种汽车用冷轧低合金高强度 空冷强化钢及制备方法， 属于合金钢制备技术领 域。 该强化钢化学成分质量百分比为： C： 0.05 0 .15、 Mn： 1 .02 .0、 Si： 0 .05 0.25、 Cr： 0.201.0、 Mo： 0.050。

3、.3、 Al： 0.010.06、 Nb： 0.010.10、 V： 0.01 0 .10、 Ti： 0 .010 .10、 B： 0 .001 0.006、 P0.03、 S0.03， 余量为Fe及不可 避免杂质。 该强化钢经原料准备、 熔炼、 浇铸成板 坯之后， 将板坯加热， 均匀化处理后进行多道次 热轧变形， 空冷至卷取温度， 卷取至室温； 再酸洗 后进行冷轧， 最终退火处理。 得到的冷轧退火板 屈服强度低于350MPa， 抗拉强度低于500MPa， 具 有良好的冷成形性能， 可以加工成复杂汽车零部 件。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 109972058 A 2019.07。

4、.05 CN 109972058 A 1.一种汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢， 其特征在于： 该强化钢化学成分质量百 分比为： C： 0.050.15、 Mn： 1.02.0、 Si： 0.050.25、 Cr： 0.201.0、 Mo： 0.050.3、 Al： 0.010.06、 Nb： 0.010.10、 V： 0.010.10、 Ti： 0.01 0.10、 B： 0.0010.006、 P0.03、 S0.03， 余量为Fe及不可避免杂质。 2.根据权利要求1所述的汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法， 其特征在 于： 包括步骤如下： (1)制备热轧板： 将按化学成分比例准备。

5、的原料进行熔炼、 铸造、 锻造后成板坯， 将板坯 加热， 均匀化处理后进行多道次热轧变形， 热轧后空冷至卷取温度， 卷取至室温， 得到所需 热轧板； (2)冷轧： 将步骤(1)得到的热轧板酸洗后进行冷轧， 经过多道次轧制变形， 得到所需冷 轧板； (3)退火： 将步骤(2)得到的冷轧板进行退火处理， 之后炉冷至室温， 得到冷轧退火板， 即强化钢。 3.根据权利要求2所述的汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法， 其特征在 于： 所述步骤(1)中热轧累计压缩量在80-90。 4.根据权利要求2所述的汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法， 其特征在 于： 所述步骤(1)中热轧板卷取温度为。

6、600700， 卷取保温时间1.52h。 5.根据权利要求2所述的汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法， 其特征在 于： 所述步骤(2)中冷轧累计变形量为60-80， 冷轧板厚度为0.82.8mm。 6.根据权利要求2所述的汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法， 其特征在 于： 所述步骤(3)冷轧板退火温度为650750， 退火保温时间为412h。 7.根据权利要求2所述的汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法， 其特征在 于： 所述步骤(3)中得到的冷轧退火板屈服强度低于350MPa， 抗拉强度低于500Mpa； 冷轧退 火板室温下经冷塑性变形得到零部件， 零部件在高温奥氏体。

7、化后空冷至室温得到高强度良 好塑性的汽车零部件， 汽车零部件抗拉强度大于1100MPa， 延伸率高于13。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109972058 A 2 一种汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢及制备方法 技术领域 0001 本发明涉及合金钢制备技术领域， 特别是指一种汽车用冷轧低合金高强度空冷强 化钢及制备方法。 背景技术 0002 降低油耗与提高车身安全性是汽车工业发展的趋势， 减轻汽车自重是降低汽车油 耗的有效途径， 这就要求使用厚度更薄的钢板。 然而钢板减薄必然导致汽车车身安全性能 的降低， 为缓解这一矛盾， 使用高强度及超高强度钢板是车身设计的必由之路。 近些年来， 国内。

8、投入大量资金， 开发了多种高强或者超高强度钢板， 包括DP、 TRIP、 TWIP钢等， 通过降低 钢板厚度来降低汽车重量。 0003 中国发明专利CN106011637A公布了一种相变诱导塑性(TRIP)钢及其制造方法， 其 特征在于： 通过相变诱导塑性钢中的钒元素与碳元素可发生反应从而生成纳米级的碳化钒 析出物来提高钢种的强度， 得到的相变诱导塑性钢的屈服强度高达1400MPa， 抗拉强度高达 1586MPa。 中国发明专利CN107574371A公布了一种制备高屈服强度孪生诱导塑性(TWIP)钢 的方法， 其特征在于： 通过本制备方法得到的孪生诱导塑性钢在加工过程中存在大量纳米 级孪晶，。

9、 以此来提高钢板的屈服强度和抗拉强度， 该钢屈服强度高于900MPa， 抗拉强度高于 1300MPa。 中国发明专利CN104379277B公布了一种孪晶诱导塑性(TWIP)钢及其生产方法， 其 特征在于： 采用过渡金属及金属间合金形成析出物强化以及冷轧预变形、 接近完全再结晶 退火处理等工艺来提高TWIP钢的综合力学性能， 该钢屈服强度高于1000MPa， 均匀延伸率高 于10。 这些发明专利都能得到高强度的汽车板， 但由于钢板屈服强度太高， 对后续加工成 型设备要求很高， 加工难度很大， 效率较低， 成本较高。 0004 本发明通过合金元素的优化设计， 可以制备一种在室温下具有良好冷成型性。

10、能的 冷轧退火板， 冷轧退火板室温下经冷塑性变形可制得复杂的汽车零部件， 零部件在高温奥 氏体化后空冷至室温即可得到高强度良好塑性的汽车零部件， 其抗拉强度大于1100MPa， 延 伸率高于13， 符合新一代汽车用钢的设计要求。 零部件在高温奥氏体化后不需要其它淬 火冷却装置， 直接在空气中冷却即可， 且生产工艺简单， 效率高， 成本低， 具有很高的市场应 用价值。 发明内容 0005 本发明要解决的技术问题是提供一种汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢及制 备方法。 0006 该强化钢化学成分质量百分比为： C： 0.050.15、 Mn： 1.02.0、 Si： 0.050.25、 Cr： 0。

11、.201.0、 Mo： 0.050.3、 Al： 0.010.06、 Nb： 0.01 0.10、 V： 0.010.10、 Ti： 0.010.10、 B： 0.0010.006、 P0.03、 S0.03， 余量 为Fe及不可避免杂质。 0007 该强化钢的制备方法， 包括步骤如下： 说明书 1/5 页 3 CN 109972058 A 3 0008 (1)制备热轧板： 将按化学成分比例准备的原料进行熔炼、 铸造、 锻造后成板坯， 将 板坯加热， 均匀化处理后进行多道次热轧变形， 热轧后空冷至卷取温度， 卷取至室温， 得到 所需热轧板； 0009 (2)冷轧： 将步骤(1)得到的热轧板酸洗。

12、后进行冷轧， 经过多道次轧制变形， 得到所 需冷轧板； 0010 (3)退火： 将步骤(2)得到的冷轧板进行退火处理， 之后炉冷至室温， 得到冷轧退火 板， 即强化钢。 0011 其中， 步骤(1)中热轧累计压缩量在80-90。 0012 步骤(1)中热轧板卷取温度为600700， 避免温度太高导致的晶粒粗大或温度 太低导致的热轧钢板强度过高， 使得卷取热轧板易于后续的冷轧变形， 卷取保温时间1.5 2h。 0013 步骤(2)中冷轧累计变形量为60-80， 冷轧板厚度为0.82.8mm。 0014 步骤(3)冷轧板退火温度为650750， 可以消除冷轧板内应力， 降低冷轧板强 度， 提高其延。

13、伸率， 便于后续加工， 退火温度过高， 晶粒长大明显， 易于粗化， 温度过低， 不能 进行充分的再结晶， 退火效果不明显； 退火保温时间为412h。 0015 步骤(3)中得到的冷轧退火板屈服强度低于350MPa， 抗拉强度低于500Mpa； 冷轧退 火板室温下经冷塑性变形得到零部件， 零部件在高温奥氏体化后空冷至室温得到高强度良 好塑性的汽车零部件， 汽车零部件抗拉强度大于1100MPa， 延伸率高于13。 0016 本发明的上述技术方案的有益效果如下： 0017 (1)合金元素较低： 本发明在成分设计上采用低含量的合金元素， 从源头降低成 本， 采用低碳、 低含量的Al和Si， 极大改善了。

14、材料的铸造性能、 焊接性能以及冷轧空冷钢板 的可镀性能。 0018 (2)加工性能良好： 本发明生产的冷轧退火钢板具有良好的延伸率(高于30)、 较 低的屈服强度(低于360MPa)和较低的抗拉强度(低于530MPa)， 特别适合退火板后期的深加 工成型， 可以加工成很多复杂成型件， 即具备优良的深加工性能。 0019 (3)制备方法简单： 本发明所述的汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢， 冶炼难度 小， 锻造、 轧制以及热处理工艺简单， 对设备要求不高， 大多数钢铁企业无需投入新型设备 即可进行生产。 0020 (4)应用前景广阔： 本发明所述的冷轧退火钢板在奥氏体化后空冷至室温即可得 到高强。

15、度(大于1100MPa)的空冷钢板， 符合新一代先进高强钢的要求， 是当前汽车行业所需 求的新型材料， 制备的材料除了可以用于汽车制造业， 还可以广泛应用于石油管道、 铁路交 通、 工程机械、 航空母舰等行业。 附图说明 0021 图1为本发明的汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法工艺流程图； 0022 图2为本发明的汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法制备示意图； 0023 图3为本发明实施例5冷轧板退火处理后的SEM显微组织； 0024 图4为本发明实施例5退火板空冷处理后的SEM显微组织。 说明书 2/5 页 4 CN 109972058 A 4 具体实施方式 0025 为使。

16、本发明要解决的技术问题、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。 0026 本发明提供一种汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢及制备方法。 0027 该强化钢化学成分质量百分比为： C： 0.050.15、 Mn： 1.02.0、 Si： 0.050.25、 Cr： 0.201.0、 Mo： 0.050.3、 Al： 0.010.06、 Nb： 0.01 0.10、 V： 0.010.10、 Ti： 0.010.10、 B： 0.0010.006、 P0.03、 S0.03， 余量 为Fe及不可避免杂质。 0028 如图1和图2所示， 该强化钢的制备方法， 包括步骤如。

17、下： 0029 (1)制备热轧板： 将按化学成分比例准备的原料进行熔炼、 铸造、 锻造后成板坯， 将 板坯加热， 均匀化处理后进行多道次热轧变形， 热轧后空冷至卷取温度， 卷取至室温， 得到 所需热轧板； 0030 (2)冷轧： 将步骤(1)得到的热轧板酸洗后进行冷轧， 经过多道次轧制变形， 得到所 需冷轧板； 0031 (3)退火： 将步骤(2)得到的冷轧板进行退火处理， 之后炉冷至室温， 得到冷轧退火 板， 即强化钢。 0032 下面结合具体实施例予以说明。 0033 实施例1 0034 本实施例所述汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的化学成分及质量百分比为： C： 0.06、 Mn： 1.。

18、05、 Si： 0.17、 Cr： 0.6、 Mo： 0.13、 Al： 0.03、 Nb： 0.02、 V： 0.02、 Ti： 0.02、 B： 0.002、 P0.03、 S0.03， 余量为Fe及不可避免杂质。 0035 本实施例所述汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法， 具体包括以下步 骤： 0036 (1)熔炼、 浇铸后锻造成板坯： 将配制好的原料在真空感应熔炼炉中熔炼， 熔炼温 度在1660， 并浇注成铸锭， 将铸锭进行锻造变形， 最终锻成板坯， 累积变形量为80， 锻后 空冷至室温， 其中， 铸锭加热温度为1160， 保温时间2h， 开锻温度1130， 终锻温度880。 。

19、0037 (2)热轧： 将板坯加热到1180， 保温2.5h， 热轧板厚度为5mm， 热轧开轧温度为 1130， 终轧温度为880， 进行7道次轧制， 卷取温度为700， 轧后空冷至卷取温度， 卷取 保温2小时后炉冷至室温； 累计变形量在88。 0038 (3)冷轧： 将热轧卷取后的钢板酸洗后进行冷轧， 经过5道次轧制变形， 累积压缩量 为70， 冷轧板厚度为1.5mm； 0039 (4)退火： 将冷轧后的钢板加热到700， 保温8h进行长时间退火处理， 之后炉冷至 室温得到冷轧退火板。 0040 对步骤(4)退火处理后的钢板按照国标测试其力学性能， 其屈服强度330MPa， 抗拉 强度490。

20、MPa， 延伸率33， 具有良好的深加工性能。 0041 将冷轧后得到退火板在室温下经冷塑性变形可得到复杂的汽车零部件， 零部件在 高温900奥氏体化后空冷至室温即可得到高强度良好韧性的汽车零部件， 对空冷后高强 度的汽车零部件按照国标测试其力学性能， 其屈服强度735MPa， 抗拉强度1115MPa， 延伸率 13.6， 满足新一代汽车用高强度钢性能要求。 说明书 3/5 页 5 CN 109972058 A 5 0042 实施例2 0043 与实施例1的不同之处在于， 最终冷轧板的退火温度为650， 对最终退火处理后 的钢板按照国标测试其力学性能， 其屈服强度335MPa， 抗拉强度505。

21、MPa， 延伸率29.8。 0044 将冷轧后得到退火板在室温下经冷塑性变形可得到复杂的汽车零部件， 零部件在 高温900奥氏体化后空冷至室温即可得到高强度良好韧性的汽车零部件， 对空冷后高强 度的汽车零部件按照国标测试其力学性能， 其屈服强度686MPa， 抗拉强度1016MPa， 延伸率 13.9， 满足新一代汽车用高强度钢性能要求。 0045 实施例3 0046 与实施例1的不同之处在于， 最终冷轧板的退火温度为750， 对最终退火处理后 的钢板按照国标测试其力学性能， 其屈服强度355MPa， 抗拉强度520MPa， 延伸率26.8。 0047 将冷轧后得到退火板在室温下经冷塑性变形可。

22、得到复杂的汽车零部件， 零部件在 高温900奥氏体化后空冷至室温即可得到高强度良好韧性的汽车零部件， 对空冷后高强 度的汽车零部件按照国标测试其力学性能， 其屈服强度686MPa， 抗拉强度1016MPa， 延伸率 13.9， 满足新一代汽车用高强度钢性能要求。 0048 实施例4 0049 与实施例1的不同之处在于， 冷轧退火板经冷塑性变形得到零部件的奥氏体化温 度为800， 零部件在高温800奥氏体化后空冷至室温即可得到高强度良好韧性的汽车零 部件， 对空冷后高强度的汽车零部件按照国标测试其力学性能， 其屈服强度586MPa， 抗拉强 度916MPa， 延伸率18.6， 满足新一代汽车用高。

23、强度钢性能要求。 0050 实施例5 0051 本实施例所述汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的化学成分及质量百分比为： C： 0.15、 Mn： 1.95、 Si： 0.25、 Cr： 1.0、 Mo： 0.30、 Al： 0.06、 Nb： 0.08、 V： 0.08、 Ti： 0.08、 B： 0.003、 P0.03、 S0.03， 余量为Fe及不可避免杂质。 0052 本实施例所述汽车用冷轧低合金高强度空冷强化钢的制备方法， 具体包括以下步 骤： 0053 (1)熔炼、 浇铸后锻造成板坯： 将配制好的原料在真空感应熔炼炉中熔炼， 熔炼温 度在1660， 并浇注成铸锭， 将铸锭进行锻造变。

24、形， 最终锻成板坯， 累积变形量为80， 锻后 空冷至室温， 其中， 铸锭加热温度为1160， 保温时间2h， 开锻温度1130， 终锻温度880。 0054 (2)热轧： 将板坯加热到1180， 保温2.5h， 热轧板厚度为5mm， 热轧开轧温度为 1130， 终轧温度为880， 进行7道次轧制， 卷取温度为700， 轧后空冷至卷取温度， 卷取 保温2小时后炉冷至室温； 累计变形量在88。 0055 (3)冷轧： 将热轧卷取后的钢板酸洗后进行冷轧， 经过5道次轧制变形， 累积压缩量 为70， 冷轧板厚度为1.5mm； 0056 (4)退火： 将冷轧后的钢板加热到700， 保温8h进行长时间退。

25、火处理， 之后炉冷至 室温得到冷轧退火板。 0057 冷轧板退火处理后的SEM图如图3所示， 退火板空冷处理后的SEM图如图4所示。 0058 对步骤(4)退火处理后的钢板按照国标测试其力学性能， 其屈服强度345MPa， 抗拉 强度523MPa， 延伸率31.6， 具有良好的深加工性能。 0059 将冷轧后得到退火板在室温下经冷塑性变形可得到复杂的汽车零部件， 零部件在 说明书 4/5 页 6 CN 109972058 A 6 高温900奥氏体化后空冷至室温即可得到高强度良好韧性的汽车零部件， 对空冷后高强 度的汽车零部件按照国标测试其力学性能， 其屈服强度765MPa， 抗拉强度1186MPa， 延伸率 12.8， 满足新一代汽车用高强度钢性能要求。 0060 以上所述是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明所述原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。 说明书 5/5 页 7 CN 109972058 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 109972058 A 8 图3 图4 说明书附图 2/2 页 9 CN 109972058 A 9 。