[发明专利]一种高强度超细晶冷轧IF钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车、家电用钢制造领域，涉及一种抗拉强度大于390MPa的超细晶冷轧IF钢板及其生产方法。

背景技术

IF(无间隙原子)钢板作为第三代冲压用钢已被广泛应用于汽车工业。传统的高强度IF钢属于固溶强化钢，主要通过在IF钢中添加Mn、P、Si等固溶强化元素来提高强度，同时由于C、N原子被完全固定，没有间隙原子存在，有利于织构在退火过程中优先发展，因此其又具有良好的深冲性能。高强度IF钢兼具高强度和深冲性能，可以加工成复杂形状的零件并提高汽车的抗凹陷性、减轻汽车重量，符合汽车安全、减重、节能、环保的要求。

然而，高强度钢板的强化机制有很多，主要包括：固溶强化；析出强化；组织强化(相变强化)；细晶强化；形变强化。采用不同的冶金工艺和强化机制可以得到具有不同抗拉强度和伸长率的产品。并且，当高强IF钢只采用固溶强化时，由于缺乏晶界强化而易产生二次加工脆性；同时，固溶强化元素中的Si严重损害深冲性能和涂层的表面质量，使其不适用于复杂成形的外板零件。

综合上述考虑，本发明涉及的高强度超细晶冷轧IF钢产品的设计思路是利用晶粒细化、析出强化结合原有的固溶强化形成钢的强化机制。在这种新型的高强IF钢中，碳含量将比传统高强IF钢高很多，减少影响表面质量的Si和高成本的Mo等固溶强化元素的添加量，而且添加一定量的Nb，形成更多细小的铌的碳氮化合物Nb(C，N)并弥散分布，这些细小的沉淀物将有助于获得细小的铁素体晶粒，通过细化晶粒强化和Nb(C，N)的弥散析出来获得高强度。

另外，冷加工脆性是IF钢的主要缺陷之一，也是高强度IF钢所必须解决的问题。原因在于高强冷轧IF钢多用P元素来进行固溶强化，当IF钢中的C、N被Ti、Nb等元素固定后，晶界清洁，P有发生晶界偏析的倾向，含量可比基体中的P含量高出10倍。有研究表明，B元素可在晶界处快速析出从而强化晶界，同时B还可以抑制P在晶界处的偏聚，因此，加入少量B能够显著降低IF钢的冷脆转变温度。

一般地，晶粒细化和弥散析出强化的钢板，屈服强度也会上升。但由于组织中包含独特的无析出物区域(PFZ)，使得新型高强度超细晶IF钢的屈服强度不仅不增加，反而会有所下降。新产品在热轧条件下获得细小的铁素体晶粒，有利于在冷轧条件下获得有利于深冲性能的{111}织构。

专利CN1492068A提出了一种抗拉强度为340～440MPa的添加Nb的超低碳冷轧钢板及其制造方法；专利CN1383459A和CN1780928A则利用晶粒内部与晶界处析出物的密度差异(PFZ)设计了抗拉强度大于340MPa的冷轧钢板。上述三种产品虽然均具有良好的可成形性，但是由于它们对Si元素含量的控制不是很严格，故钢板的表面质量将受到影响，同时给镀锌工艺带来困难。另外，尽管个别专利中提到了B元素对二次加工脆性的改善作用，但实施例中含B的例子却很少，说明其还不能很好的利用此方法。工艺方面，三个专利中对退火冷却方式均没有特殊要求，而本发明为了更好的控制和利用PFZ，提出了两段式冷却方式，取得了很好的效果。

本发明的高强度超细晶冷轧IF钢将具有强度高、屈强比低、成形性好和抗二次加工脆性优越等特点，适用于汽车面板、侧围或保险杠等形状复杂的零部件；同时由于不采用Si作为强化元素，所以适合用作合金化镀锌板的基板材料。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抗拉强度≥390MPa的高强度超细晶冷轧IF钢及其生产方法，该产品具有良好的表面质量、可成形性和抗二次加工脆性，可作为镀锌板基材使用。

本发明的主要内容如下：

本发明为了实现上述目的，利用晶粒细化、析出强化结合原有的固溶强化作为新产品的强化机制。在这种新型的高强IF钢中，碳含量将比传统高强IF钢高很多，减少影响表面质量的Si和高成本的Mo等固溶强化元素的添加量，而且添加一定量的Nb，形成更多细小的铌的碳氮化合物Nb(C，N)并弥散分布，这些细小的沉淀物将有助于获得细小的铁素体晶粒，通过细化晶粒强化和Nb(C，N)的弥散析出来获得高强度。由于组织中包含独特的无析出物区域(PFZ)，使得新型高强度超细晶IF钢的屈服强度不仅不增加，反而会有所下降。少量B元素的加入将抑制P的晶界偏析，改善钢板的二次加工脆性。