抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法
阅读说明：本技术 抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法 (Hot-formed steel strip with tensile strength of 1700MPa and production method thereof ) 是由 冯晓勇 刘靖宝 刘丽萍 李梦龙 马光宗 毛文文 王朝 石晓伟 史文礼 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法,其成分的质量百分含量为：C 0.25%～0.30%,Mn 1.30%～1.50%,Si 0.20%～0.30%,P≤0.02%,S≤0.006%,Als 0.02%～0.06%,Cr 0.10%～0.20%,Ti 0.03%～0.05%,B 0.002%～0.003%,N≤0.005%,余量为Fe及不可避免的残余元素。本钢带通过对合金元素的优化,不需加入成本较高的Mo、Nb、V元素,并且降低Si、Al的加入量,保证材料具有良好的淬透性,热处理后依然可以获得足够的抗拉强度。本方法通过对成分和工艺进行优化,解决了铸坯元素偏析严重、钢板表面质量、尺寸精度差等问题；所得钢带具有良好的性能均匀性,保证了后期加工的成材率。本方法生产的热轧产品表面质量好、组织性能均匀性稳定、尺寸精度高。(The invention discloses a hot-formed steel strip with 1700 MPa-level tensile strength and a production method thereof, wherein the hot-formed steel strip comprises the following components in percentage by mass: 0.25 to 0.30 percent of C, 1.30 to 1.50 percent of Mn, 0.20 to 0.30 percent of Si, less than or equal to 0.02 percent of P, less than or equal to 0.006 percent of S, 0.02 to 0.06 percent of Als, 0.10 to 0.20 percent of Cr, 0.03 to 0.05 percent of Ti, 0.002 to 0.003 percent of B, less than or equal to 0.005 percent of N, and the balance of Fe and inevitable residual elements. The steel strip does not need to add Mo, Nb and V elements with higher cost through optimizing the alloy elements, reduces the addition amount of Si and Al, ensures that the material has good hardenability, and can still obtain enough tensile strength after heat treatment. The method optimizes the components and the process, and solves the problems of serious casting blank element segregation, poor steel plate surface quality, poor size precision and the like; the obtained steel belt has good performance uniformity, and the yield of post processing is ensured. The hot rolled product produced by the method has good surface quality, stable structural property uniformity and high dimensional precision.)
技术领域
本发明涉及一种热冲压成形钢，尤其是一种抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法。
背景技术
目前，热冲压成形钢普遍应用于汽车A柱、B柱、保险杠、车顶构架、车底框架以及车门防撞杆等构件的生产。热冲压成形钢的成形工艺是将板料加热到完全奥氏体化状态，快速转移到具有均匀冷却系统的模具中高速冲压成形，同时进行冷却淬火处理获得具有均匀马氏体组织的超高强钢零件；优点是高温状态钢的成形性好，可冲压成形复杂的构件，同时消除回弹影响，零件精度高，质量好。
随着对汽车轻量化和安全性要求的不断提升，对汽车用防撞梁的要求也越来越高，要求钢带在热处理后具有足够的强度，同时其加工成形特点也要求钢带在热处理前具有良好的性能均匀性，避免加工环节的成材率损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、力学性能均匀的抗拉强度1700MPa级热成形钢带；本发明还提供了一种抗拉强度1700MPa级热成形钢带的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明成分的质量百分含量为：C 0.25%～0.30%，Mn 1.30%～1.50%，Si 0.20%～0.30%，P≤0.02%，S≤0.006%，Als 0.02%～0.06%，Cr 0.10%～0.20%，Ti 0.03%～0.05%，B 0.002%～0.003%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免的残余元素。
本发明所述钢带显微组织为铁素体+珠光体，成品厚度为1.5～8.0mm，热成形后钢带显微组织为马氏体。
本发明方法包括板坯加热、轧制、冷却和卷取工序；所述板坯的成分及其质量百分含量如上所述。
本发明方法所述轧制工序中，精轧进口温度为1020～1080℃，终轧温度840～900℃。
本发明方法所述冷却工序为：前段冷却冷速控制在＜40℃/s，后段冷却冷速控制在＜20℃/s。
本发明方法所述卷取工序：卷取温度550～650℃，卷取张力为38～45N/mm2。
将所述的热成形钢基板加工成标准拉伸试样，进行热处理（热冲压）：奥氏体化温度850～930℃，保温时间3～20min，然后水淬到室温；回火温度120～250℃，保温时间10～30分钟。对热处理后的试样进行性能测试，淬火后抗拉强度在1.7～2.0GPa之间，组织为全马氏体。可见，本热成形钢带经热成型工艺后，能够获得≥1700MPa超高强度。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过对合金元素的优化，不需加入成本较高的Mo、Nb、V元素，并且降低Si、Al的加入量，保证材料具有良好的淬透性，热处理后依然可以获得足够的抗拉强度。
本发明方法通过对成分和工艺进行优化，解决了铸坯元素偏析严重、钢板表面质量、尺寸精度差等问题；所得钢带具有良好的性能均匀性，保证了后期加工的成材率。本发明方法生产的热轧产品表面质量好、组织性能均匀性稳定、尺寸精度高，对实现汽车轻量化与安全性具有重要意义。
附图说明
下面结合附图和
具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明热成形钢基板的热轧组织照片；
图2是本发明热处理后热成形钢带的组织照片。
具体实施方式
本抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、轧制、冷却和卷取工序；各工序的工艺如下所述。
（1）铁水预处理：铁水包喷吹镁粉后，用捞渣器将渣子捞净，铁水表层无渣，入炉铁水S≤0.003wt%。
（2）转炉冶炼：终渣碱度为3.3～3.7；终点钢水控制成分S≤0.010wt%、P≤0.012wt%，终点温度1660～1700℃；出钢时间≥3分钟，严格控制下渣量，出钢充分合金化。
（3）LF精炼：进站充分造渣、送电升温、合金化调整成分，出站温度为1575～1600℃。
（4）板坯连铸：中间包钢水过热度 20～30℃；中间包采用挡渣墙、挡渣堰，中间包烘烤温度≥1100℃，烘烤时间≥3小时；中间包使用无碳镁质耐材，铝碳质吹氩上水口、吹氩塞棒和浸入式水口；使用无碳低硅覆盖剂，结晶器使用专用保护渣，二次冷却采用弱冷却方式，拉速控制为1.2～1.3m/min。
（5）板坯加热工序：采用蓄热式步进加热炉，连铸坯加热温度1230～1270℃，驻炉时间120～180min，出炉温度＞1200℃。
（6）轧制工序：精轧进口温度1020～1080℃，终轧温度840～900℃。
（7）冷却工序：轧后冷却段采用缓冷模式，前段冷却冷速控制在＜40℃/s，后段冷却冷速控制在＜20℃/s，冷却至卷取温度。前段冷却即为带钢的冷却从冷却区始端开始，并沿着轧制方向加减集管；后段冷却则是从冷却区的末端开始，逆带钢行进方向加减集管。
（8）卷取工序：卷取温度550～650℃，卷取张力为38～45N/mm2，卷取后即可得到热成形钢基板。
（9）性能检测：所得热成形钢基板取样进行检测：沿热轧钢带宽度、长度方向取标准拉伸试样、硬度试样，进行性能测试；对比试验结果：抗拉强度偏差在≤60MPa，屈服强度偏差在≤60MPa之间，HRC硬度偏差在5～8之间；力学性能均匀性良好。可见，本方法所得热成形钢基板在纵剪分条后性能均匀性良好。
（10）将所述的热成形钢基板加工成标准拉伸试样，进行热处理（热冲压）：奥氏体化温度850～930℃，保温时间3～20min，然后水淬到室温；回火温度120～250℃，保温时间10～30分钟。对热处理后的试样进行性能测试，淬火后抗拉强度在1.7～2.0GPa之间，组织为全马氏体。可见，本热成形钢带经热成型工艺后，能够获得≥1700MPa超高强度。
本方法所得热成形钢基板的热轧组织见图1，其组织为铁素体+珠光体；热成形钢基板进行热处理后的组织见图2，其组织为马氏体。
实施例1～8：本抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法具体如下所述。
（1）各实施例铁水预处理、转炉冶炼和精炼工序的工艺参数见表1。
表1：铁水预处理至精炼工序的工艺参数
实施例
入炉铁水S/%
终渣碱度
终点温度/℃
出钢时间/min
转炉终点S/%
转炉终点P/%
精炼出站温度/℃
1
0.002
3.5
1670
5.3
0.008
0.009
1580
2
0.001
3.3
1680
3.5
0.005
0.008
1578
3
0.002
3.6
1690
3.8
0.007
0.010
1575
4
0.002
3.7
1660
3.0
0.010
0.007
1590
5
0.001
3.4
1665
4.6
0.006
0.012
1585
6
0.002
3.5
1700
4.2
0.008
0.011
1600
7
0.003
3.5
1685
5.0
0.007
0.008
1595
8
0.002
3.6
1675
4.0
0.006
0.010
1580
（2）各实施例板坯连铸和板坯加热工序的工艺参数见表2，所得铸坯的化学成分见表3。
表2：板坯连铸和板坯加热工序的工艺参数
表3：所得铸坯的化学成分（wt%）
实施例
C
Mn
S
P
Si
Als
Cr
Ti
B
N
1
0.26
1.35
0.005
0.009
0.25
0.06
0.11
0.04
0.002
0.003
2
0.25
1.40
0.004
0.010
0.29
0.02
0.20
0.03
0.003
0.002
3
0.28
1.45
0.006
0.020
0.22
0.05
0.10
0.05
0.002
0.003
4
0.30
1.50
0.003
0.003
0.30
0.06
0.15
0.04
0.002
0.004
5
0.26
1.30
0.001
0.005
0.23
0.03
0.16
0.035
0.003
0.002
6
0.28
1.38
0.002
0.004
0.20
0.06
0.12
0.03
0.003
0.003
7
0.22
1.32
0.004
0.015
0.24
0.05
0.13
0.045
0.002
0.003
8
0.24
1.35
0.003
0.012
0.28
0.04
0.17
0.04
0.003
0.005
表3中，余量为Fe及不可避免的残余元素。
（3）各实施例轧制、冷却和卷取工序的工艺参数见表4。
表4：轧制至卷取工序的工艺参数
实施例
精轧进口温度/℃
终轧温度/℃
卷取温度/℃
前段冷速/℃/s
后段冷速/℃/s
卷取张力/N/mm<sup>2</sup>
1
1080
900
618
39
11
40
2
1040
855
550
32
8
45
3
1030
850
620
29
18
40
4
1020
840
590
20
19
41
5
1070
895
580
36
10
38
6
1060
880
650
31
12
42
7
1050
860
600
25
15
44
8
1065
890
570
35
13
38
（4）各实施例所得热成形钢带在宽度、长度方向的性能偏差见表5；所得热成形钢带采用上述工艺进行淬火热处理，经淬火热处理后的性能见表5。由表5可知，本发明钢经热成型工艺后，能够获得＞1700MPa超高强度。
表5：热成形钢带的性能偏差及淬火热处理后的性能