本發(fā)明涉及一種550mpa級(jí)抗延遲開裂性能優(yōu)異的含氧熱成形鋁硅鍍層鋼板及其制造方法，屬于熱沖壓領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、熱壓成形技術(shù)是目前較為理想和快捷的提升材料強(qiáng)度的方法，尤其在汽車領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，鋼板在加熱到奧氏體化溫度后，保溫一定時(shí)間，在奧氏體區(qū)快速?zèng)_壓成需要的零件形狀，最終得到以馬氏體為主的高強(qiáng)零部件。但高溫加熱產(chǎn)生的氧化層無法滿足后續(xù)的涂裝工藝，需要噴砂等工藝處理，增加了工藝復(fù)雜性并帶來環(huán)保壓力，加入鋁硅鍍層后有效抑制了鋼板表面氧化層的生長(zhǎng)，并且鋁硅鍍層在高溫下通過與fe的互擴(kuò)散表面只形成極薄的氧化層，完全不影響后續(xù)的涂漆等工藝處理。

2、該方法雖然大大提高了零件強(qiáng)度，但熱沖壓后的成品件中殘余應(yīng)力較大，這些應(yīng)力主要來自于板材相變過程，以馬氏體切變應(yīng)力和急冷變形過程中的宏觀殘余應(yīng)力為主。馬氏體組織對(duì)氫脆敏感性最差，即使像550mpa級(jí)鋼種，馬氏體體積占比也達(dá)到了20％以上，延遲開裂主要是基板內(nèi)部的h原子通過擴(kuò)散聚集，形成h2，h2充分長(zhǎng)大后在殘余應(yīng)力的共同作用下，形成板材內(nèi)部的脆性點(diǎn)，極易破裂，因此熱成形后的成品件在長(zhǎng)期放置過程中很容易發(fā)生氫致延遲開裂。

3、目前，針對(duì)高強(qiáng)鋼板延遲開裂的研究較多，主要的理論包括氫壓理論和氫促進(jìn)塑性變形理論等。盡管沒有單一理論能夠全面解釋這一現(xiàn)象，但業(yè)界普遍認(rèn)同的是，氫原子的擴(kuò)散、聚集以及殘余應(yīng)力的協(xié)同作用是導(dǎo)致高強(qiáng)鋼板延遲開裂的主要原因，因此控制氫原子的擴(kuò)散聚集是解決延遲開裂的有效途徑。研究表明，位錯(cuò)、晶界、空位、析出相等都可以成為有效的氫陷阱。晶粒尺寸越小，晶界越多，且以小角晶界為主時(shí)，氫原子在晶界中的分布就越均勻而不易發(fā)生聚集，析氫的幾率就越?。豢瘴缓臀龀鱿喑叽巛^小時(shí)，在其周邊形成密集的位錯(cuò)群，能夠有效形成氫陷阱而抑制氫原子的聚集和析出。目前常規(guī)使用的熱壓成形板材中，通過控制原始奧氏體晶粒獲得較小的晶粒尺寸和較多的晶界；通過nb、v、ti的加入形成各類碳化物的析出相，不僅抑制晶粒長(zhǎng)大，還形成不同程度的氫陷阱。

4、然而從實(shí)際使用情況看，高強(qiáng)鋼板，尤其是馬氏體為主的熱壓板材，內(nèi)部仍有較大的殘余應(yīng)力，長(zhǎng)時(shí)間放置后在析氫反應(yīng)作用下仍存在延遲開裂的現(xiàn)象，許多延遲開裂出現(xiàn)在裝車之后，其潛在風(fēng)險(xiǎn)很大。h原子在馬氏體中的擴(kuò)散系數(shù)明顯高于鐵素體、珠光體、奧氏體等，對(duì)于550mpa級(jí)別的低強(qiáng)度熱成形鋼來說，淬火后仍有10％～25％(體積百分比)的馬氏體相結(jié)構(gòu)，且從應(yīng)用角度來說，550mpa級(jí)別鋼保證用來做尺寸較小，厚度較厚的連接構(gòu)件，其內(nèi)部有較高含量的鐵素體，以高延伸的變形，但大變形同時(shí)帶來較大的殘余應(yīng)力，能夠加速h原子在馬氏體內(nèi)的聚集并產(chǎn)生延遲開裂，因此控制550mpa級(jí)鋼種內(nèi)部h原子的擴(kuò)散非常重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板及其制造方法，通過提高鋼板內(nèi)部的o含量來增加鋼板內(nèi)部的夾雜物數(shù)量，進(jìn)一步提高鋼板抗延遲開裂性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明技術(shù)方案之一是提供一種550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板，鋼基板中各元素質(zhì)量百分比為c：0.035％～0.07％，si：0.1％～0.25％，mn：1.3％～1.7％，s：0.005％～0.015％，p：0.005％～0.016％，nb：0.01％～0.05％，ti：0.01％～0.05％，als：≤0.01％，b：0.001％～0.003％，ca：0.003～0.01％；o：0.005％～0.01％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；鋼中含有復(fù)合氧化物、mns的夾雜物，其尺寸小于500nm，分布以截面計(jì)算為5～15個(gè)/mm2。

4、進(jìn)一步地，所述復(fù)合氧化物夾雜物為mn-nb-o(c)、mn-ti-o(c、ca)、mn-nb-o-al(si、c、ca)、mn-ti-o-al(si、c、ca)，鋼中含有復(fù)合氧化物、mns中的夾雜物為2種或2種以上。

5、進(jìn)一步地，所述夾雜物中尺寸為50～300nm數(shù)量占比60％～70％，尺寸為301～500nm數(shù)量占比30％～40％。

6、進(jìn)一步地，鋼板中馬氏體的體積百分比為13％～25％，其余為鐵素體和不可避免少量殘余奧氏體。

7、進(jìn)一步地，所述夾雜物以近似圓的形狀存在。

8、進(jìn)一步地，采用1倍屈服強(qiáng)度的四點(diǎn)彎曲預(yù)應(yīng)力加載，在ph＝1鹽酸溶液浸泡，開裂時(shí)間大于200小時(shí)。

9、本發(fā)明技術(shù)方案之二是提供一種550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板的制造方法，包括鋼水精煉、連鑄、熱軋、冷軋、熱鍍及熱沖壓成形，具體為：

10、鋼水精煉：鋼水進(jìn)入lf爐的溫度為1620～1660℃，全氧值400～600ppm，lf搬出溫度1610～1630℃，期間采用吹氧方式升溫，確保lf爐搬出時(shí)鋼水全氧含量保持在80～150ppm；

11、連鑄：鋼水在中間包的全氧值為70～130ppm，中間包溫度為1535～1560℃；

12、熱軋：坯料加熱溫度為1180～1250℃，精軋開軋溫度為1000～1100℃，終軋溫度為920～950℃，卷曲溫度為650～720℃；

13、冷軋：冷軋壓下率控制在50％～75％；

14、熱鍍：連退均熱溫度為780～850℃，板帶入鋁鍋溫度為650～680℃，鍍液溫度為650～660℃；

15、熱沖壓成形：鋁硅鍍層鋼板加熱到930～950℃，保溫5～8min，空冷10～15s，之后在模具中以冷卻速度>50℃/s的速度冷卻沖壓，保壓時(shí)間8～15s。

16、進(jìn)一步地，鋼水lf精煉后進(jìn)行喂si-ca線處理，喂線速度≥3.5m/s，喂線量：100～150m/罐。

17、進(jìn)一步地，連鑄拉坯速度為1.0～1.5m/min，連鑄坯厚度為200～300mm。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果如下：

19、本發(fā)明在原有通過nb、ti析出相設(shè)置h陷阱的技術(shù)基礎(chǔ)上，通過加入一定量的o元素來增加鋼中夾雜數(shù)量，進(jìn)而增加鋼中h陷阱來提高鋼板的抗延遲開裂性能，并嚴(yán)格控制夾雜類型、數(shù)量和尺寸，避免影響力學(xué)性能。夾雜通過改變周邊晶格特性變成永久型的氫陷阱，抑制了h原子的擴(kuò)散和聚集能力，同時(shí)通過熱壓工藝參數(shù)的選擇，嚴(yán)格控制鋼內(nèi)馬氏體的含量，使鋼中存在大量的鐵素體組織。h原子在鐵素體內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于馬氏體，大量鐵素體的存在可有效減緩延遲開裂時(shí)間。

技術(shù)特征：

1.一種550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板，其特征在于，鋼基板中各元素質(zhì)量百分比為：c：0.035％～0.07％，si：0.1％～0.25％，mn：1.3％～1.7％，s：0.005％～0.015％，p：0.005％～0.016％，nb：0.01％～0.05％，ti：0.01％～0.05％，als：≤0.01％，b：0.001％～0.003％，ca：0.003％～0.01％，o：0.005％～0.01％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；鋼中含有復(fù)合氧化物、mns的夾雜物，其尺寸小于500nm，分布以截面計(jì)算為5～15個(gè)/mm2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板，其特征在于，所述復(fù)合氧化物夾雜物為mn-nb-o(c)、mn-ti-o(c、ca)、mn-nb-o-al(si、c、ca)、mn-ti-o-al(si、c、ca)，鋼中含有復(fù)合氧化物、mns中的夾雜物為2種或2種以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板，其特征在于，所述夾雜物中尺寸為50～300nm數(shù)量占比60％～70％，尺寸為301～500nm數(shù)量占比30％～40％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板，其特征在于，鋼板中馬氏體的體積百分比為13％～25％，其余為鐵素體和不可避免少量殘余奧氏體。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板，其特征在于，所述夾雜物以近似圓的形狀存在。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板，其特征在于，采用1倍屈服強(qiáng)度的四點(diǎn)彎曲預(yù)應(yīng)力加載，在ph＝1鹽酸溶液浸泡，開裂時(shí)間大于200小時(shí)。

7.一種權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板的制造方法，包括鋼水精煉、連鑄、熱軋、冷軋、熱鍍及熱沖壓成形，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板的制造方法，其特征在于，鋼水lf精煉后進(jìn)行喂si-ca線處理，喂線速度≥3.5m/s，喂線量：100～150m/罐。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的550mpa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板的制造方法，其特征在于，連鑄拉坯速度為1.0～1.5m/min，連鑄坯厚度為200～300mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種550MPa級(jí)抗延遲開裂熱成形鋁硅鍍層鋼板及其制造方法，鋼基板化學(xué)成分(Wt％)：C：0.035～0.07，Si：0.1～0.25，Mn：1.3～1.7，S：0.005～0.015，P：0.005～0.016，Nb：0.01～0.05，Ti：0.01～0.05，Als：≤0.01，B：0.001～0.003，Ca：0.003～0.01，O：0.005～0.01。鋼中含有復(fù)合氧化物、MnS的夾雜物，其尺寸小于500nm，分布為5～15個(gè)/mm2。制造方法包括鋼水進(jìn)入LF爐溫度1620～1660℃，全氧值400～600ppm，搬出溫度1610～1630℃，期間吹氧升溫，鋼水全氧含量80～150ppm，中間包鋼水全氧值70～130ppm，溫度1535～1560℃，之后連鑄、熱軋、冷軋、熱鍍及熱沖壓成形。本發(fā)明通過提高鋼板內(nèi)部的O含量進(jìn)一步提高鋼板抗延遲開裂性能。

技術(shù)研發(fā)人員：楊洪剛,呂家舜,徐聞慧,金勇,劉小輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鞍鋼股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8