[发明专利]一种780MPa级热轧高强度高扩孔钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于热轧高强钢技术领域，具体涉及一种780MPa级热轧高强度高扩孔钢及其制造方法。

背景技术

随着国家环保法律法规的日益严格和国家对汽车排放限制措施的实施，在汽车尤其是乘用车领域，高强减薄或汽车结构轻量化已成为国际上汽车制造厂商的重要研究方向。从节能减排的角度看，提高汽车燃油效率主要有两个途径：一是开发燃油效率更高的发动机；二是采用高强钢或轻钢来降低车身重量从而降低排放量。

乘用车的底盘和悬架等部件由于结构复杂通常需要采用扩孔率较高的钢板才能保证冲压成形过程不开裂。钢板的扩孔性与强度之间是相互矛盾的关系，高强度通常意味着较低的扩孔性能。因此，为了冷成形制造出汽车底盘和悬架等部件，汽车厂商通常采用440MPa和590MPa等较低强度级别的高扩孔钢，这就限制了这些部件的高强减薄的潜力。

目前高扩孔钢的强度级别主要集中在440和590MPa强度级别上，其显微组织主要是铁素体和贝氏体，有时含少量的马氏体组织。钢板的扩孔性能与多种因素有关，这些因素主要包括夹杂物水平、组织中各相的性能差异、组织均匀性、屈强比以及组织类型等。从组织类型角度看，铁素体型和贝氏体型的组织具有比较高的扩孔性能，但其强度相对较低，难以达到780MPa及以上级别，这也是目前高扩孔钢主要集中在440和590MPa两个强度级别上的主要原因。铁素体和马氏体组织虽然具有较低的屈强比和较高的强度，但由于铁素体和马氏体两相性能差异大，其扩孔性在同样强度级别不同组织类型的高强钢中表现最差。

为了解决钢板的扩孔性与强度间的矛盾，迫切需要开发一种更高强度如780MPa甚至980MPa级、同时又具有与低强度钢板相当的扩孔性和翻边性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种780MPa级热轧高强度高扩孔钢及其制造方法，可用于制造屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率≥20％，且厚度为3～6mm时扩孔率≥70％的高强度高扩孔钢板，该钢板表现出优异的强度、扩孔性、塑性和韧性匹配，满足汽车底盘和悬架等部件对于高强减薄以及复杂成形的要求。

本发明通过设计准确合理的成分和与之相匹配的工艺设计生产出一种抗拉强度达780MPa级的高强度高扩孔钢。具体思路是：加入较高含量的Ti以保证在热轧卷取阶段在铁素体中析出大量弥散细小的纳米碳化物，起到强烈的弥散析出强化效果；添加适量的Mo以保证在卷取缓慢冷却的过程中纳米粒子的高温热稳定性，避免纳米碳化物发生粗化而使其弥散析出强化效果减弱。同时，热轧过程中在终轧结束后应以较高的冷速使带钢快速冷却至合适的卷取温度，使带钢获得由细小的等轴铁素体和纳米碳化物组成的全铁素体基微观组织，从而既保证了高强度又获得高扩孔率(≥70％)。本发明通过控制铁素体和纳米碳化物的尺寸级别，可获得抗拉强度达780MPa级的高强度高扩孔钢，应用在汽车悬架和摆臂等需要高强减薄和复杂成形的部位。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种780MPa级热轧高强度高扩孔钢，其化学成分的质量百分比为：0.03％≤C≤0.07％，Si≤0.2％，1.0％≤Mn≤2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，0.02％≤Al≤0.05％，N≤0.005％，0.08≤Ti≤0.20％，0.15％≤Mo≤0.25％，O≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质元素，且上述元素需同时满足如下关系：1.5≤Ti/Mo≤0.25，0.03％≤(Ti-3.42N)/4+Mo/8≤0.07％。

优选的，所述钢板的化学成分中Si≤0.15％，1.2％≤Mn≤1.8％，以质量百分比计。

进一步，所述的780MPa级热轧高强度高扩孔钢的微观组织结构是由细小等轴或类针状铁素体和纳米碳化物组成的全铁素体基微观组织。

所述的微观组织中铁素体晶粒的尺寸≤5μm，纳米碳化物的尺寸≤10nm。

所述780MPa级热轧高强度高扩孔钢的屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥780MPa，延伸率≥20％，且厚度为3～6mm的钢板的扩孔率≥70％。

在本发明的成分设计中：

C：C是钢中的基本元素，也是本发明的重要元素之一。C作为钢中的间隙原子，对提高钢的强度起着非常重要的作用，对钢的屈服强度和抗拉强度影响最大。本发明为了获得抗拉强度达780MPa级的高强钢，必须保证C含量在0.03％以上；同时C含量也不能太高，否则在高温卷取过程中会形成少量的珠光体类型的组织，不能形成全铁素体微观组织，对扩孔性能造成不利影响。