一种高成形性中碳钢材料及其制备方法.pdf

(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CN111809029A(43)申请公布日2020.10.23(21)申请号202010676974.7C22C38/28(2006.01)(22)申请日2020.07.14(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路三巷11号(72)发明人王斌王丙兴贾涛田勇叶其斌李海军邓想涛王昭东(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人陈玲玉梅洪玉(51)Int.Cl.C21D8/02(2006.01)C22C38/02(2006.01)C22C38/04(2006.01)C22C38/26(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种高成形性中碳钢材料及其制备方法(57)摘要本发明属于钢铁材料轧制及热处理领域，公开一种高成形性中碳钢材料及其制备方法。中碳钢主要成分(质量分数％)为：C0.3～0.5％，Si0.2～0.4％，Mn0.5～1.7％，Nb≤0.04％，Cr≤1.5％，Ti≤0.02％，余量为铁。本发明针对厚度为1～4mm的热轧中碳钢产品，终轧温度为750～900℃，轧后快速水冷到400～700℃，空冷至室温，随后在650～800℃退火10～40小时，最后随炉冷却至室温。上述方法生产的中碳钢，成形性能突出，适用于一体化冷冲压成形过程，可以缩短工艺流程，提高产品的精确度和耐久寿命。CN111809029ACN111809029A权利要求书1/1页1.一种高成形性中碳钢材料制备方法，其特征在于，该中碳钢材料的化学成分按质量分数包括：C0.3～0.5％，Si0.2～0.4％，Mn0.5～1.7％，Nb≤0.04％，Cr≤1.5％，Ti≤0.02％，P≤0.015％，S≤0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质；热轧的终轧温度为750～900℃，热轧工艺结束后采用快速冷却技术，终冷温度为400～700℃，冷速为20～200℃/s；快速冷却结束后空冷至室温；后续热处理过程采用退火工艺，退火温度为650～800℃，退火时间为10～40h，退火保温结束后材料随炉温冷却至室温，冷速≤5℃/s。2.根据权利要求1所述的高成形性中碳钢材料制备方法，其特征在于，所述快速冷却的冷速大于100℃/s。3.采用权利要求1或2所述方法制备的高成形性中碳钢材料，其特征在于，厚度为1～4mm。2CN111809029A说明书1/3页一种高成形性中碳钢材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于钢铁材料轧制及热处理领域，尤其涉及一种高成形性中碳钢材料及其制备方法。背景技术[0002]钢材成形性是评定钢铁材料综合性能的重要指标之一。在传统工艺中，生产变速器的传动板、差速器锥齿轮以及离合器零件等这样结构复杂的传动系配件时，由于其成形材料较差的可成形性，无法应用一体化冲压成形的方法，往往采用在冷锻后再进行铸造、焊接和切削等方式加工，因此工艺流程繁琐，生产成本较高，无法满足汽车行业低成本、减量化的发展要求。[0003]冷挤压成形作为一种近终净的先进成形工艺，具有生产效率高、节省原材料、提高产品质量和降低生产成本等优点，近几年来在汽车等行业中都得到了迅速地发展，据国外汽车工业报导，每辆汽车上的冷挤压件已达80kg，而且汽车中的冷挤压产品还将继续增加。但是，由于冷挤压成形时金属变形温度较低，变形抗力过大，因此对成形材料的可加工性提出更高的要求。若采用冷冲压成形的方法代替传统的工艺手段，生产结构复杂的轴对称传动配件，特别是一些具有凸台和局部增厚的零件时，则材料在深冲压过程的高成形性和良好的可加工性是必不可少的，其中扩孔性能是钢板冲压成形性能的重要评价指标和方法。[0004]一般说来，钢板的扩孔性能往往随着强度的升高而降低，随着延伸率的提高而增强。从组织的角度分析，扩孔性能受材料局部延展性的支配，组织中的软硬相差别是重要的影响因素，软硬相差别越大，材料的延伸凸缘性能越差。因此，单一的软相基体更有利于延伸凸缘性能的提高，尽可能排除变形过程中产生应力集中的第二相。发明内容[0005]为了克服现有技术中存在的问题，本发明提出将快速冷却应用于高扩孔性中碳钢的开发过程中，在准确控制温度的前提下实现了轧后高速冷却，抑制了碳元素的扩散，保证碳在初始组织的均匀性，并通过后续退火工艺在铁素体基体上形成均匀弥散的球化渗碳体组织，这样均匀细化的组织结构有利于位错的移动以减少局部的应力集中，减少脆性断裂的可能性，从而有效地避免相邻微孔的聚合以达到优异的扩孔性能和延伸性能。在钢中添加Nb、Ti等微合金元素可以促进组织细化，Cr的添加可以在快速冷却过程中打破珠光体连续生长状态，细化渗碳体，促进退火过程中渗碳体球化和组织均匀化，缩短退火时间，提高生产效率。[0006]本发明的具体技