專利名稱：一種高強(qiáng)度高塑性含鋁中錳trip冷軋鋼板及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，涉及一種高強(qiáng)度、高塑性含鋁中錳TRIP冷軋鋼板及制備方法。
背景技術(shù)：
為緊跟汽車工業(yè)減重的需求，鋼鐵行業(yè)需生產(chǎn)出強(qiáng)度更高、塑性更好的鋼鐵材料. 為了證明高強(qiáng)度鋼板可以達(dá)到汽車節(jié)能減重的目的，世界鋼鐵協(xié)會(huì)于1994年組織全球18 個(gè)國家35家鋼鐵企業(yè)實(shí)施一個(gè)超輕鋼車身(Ultra-Light Steel Auto Body，簡稱ULSAB) 計(jì)劃。在該計(jì)劃中，90%的車身結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度鋼板，應(yīng)用激光拼焊板和液壓成形等技術(shù)，使汽車車身減重36%。1998年在完成ULSAB計(jì)劃后，又實(shí)施一項(xiàng)稱之為ULSAB-AVC (Advance vehicle concept)計(jì)劃，即先進(jìn)概念車超輕鋼車身計(jì)劃。在這項(xiàng)計(jì)劃中，100%的車身結(jié)構(gòu)使用高強(qiáng)度鋼板，80%以上使用新的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板。先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板的使用，使燃油的經(jīng)濟(jì)性得以成倍的提高。ULSAB-AVC最終的燃油消耗達(dá)3. 2 4. 5L/100km。經(jīng)過多年世界上眾多鋼鐵學(xué)者的研究，已經(jīng)成功開發(fā)出了第一代先進(jìn)高強(qiáng)鋼與第二代先進(jìn)高強(qiáng)鋼。其中第一代先進(jìn)高強(qiáng)鋼包括DP鋼、TRIP鋼、CP鋼、MART鋼等；第二代先進(jìn)高強(qiáng)鋼包括TWIP鋼、L-IP鋼等。近年來，越來越多的人開始關(guān)注于開發(fā)第三代高強(qiáng)鋼。 第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼比第一代先進(jìn)高強(qiáng)鋼具有更好的強(qiáng)度和塑性，同時(shí)又比第二代先進(jìn)高強(qiáng)鋼成本有很大的降低。第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼的強(qiáng)塑積目標(biāo)介于第一代與第二代先進(jìn)高強(qiáng)鋼之間即24GPa*% 40GPa*%左右。W#( K 1 :David K. Matlock, John G. Speer, Third Generation of AHSS:Microstructure Design Concepts. Microstructure and Texture in Steels and Other Materials, O009) 185-205)研究發(fā)現(xiàn)，可以通過Q&P工藝或者錳含量的提高來實(shí)現(xiàn)第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于運(yùn)用傳統(tǒng)工業(yè)冷軋及連續(xù)退火熱處理的方法，生產(chǎn)一種高強(qiáng)度、高塑性的含鋁中錳TRIP鋼。一種高強(qiáng)度、高塑性中錳TRIP鋼板，其特征在于中錳TRIP鋼板成分質(zhì)量百分含量為C: 0. 05 0. 4%，Si:彡 0.5%，Mn: 5% 10%，A1:1% 8%，P:彡 0.1%，S: ^ 0. 02%, Nb: 0. 01% 0. 10%，余量為鐵。如上所述一種高強(qiáng)度、高塑性含鋁中錳TRIP冷軋鋼板，其特征在于制備步驟如下
1.冶煉、澆注采用電磁感應(yīng)爐真空熔煉，充氬氣保護(hù)，澆鑄成板坯；或通過冶煉、澆注連鑄成鑄坯。2.熱軋鋼坯熱軋終軋溫度為Arl+50°C得到熱軋坯料，其中熱軋加熱溫度 1200°C，保溫1小時(shí)后，在350 二輥熱軋機(jī)上熱軋，得到厚度為3. 5 5mm左右的熱軋薄板，總變形量為80 90%。3.卷取將熱軋坯料冷卻至530 650°C的卷取溫度下卷取坯料。4.酸洗冷軋將鋼卷進(jìn)行酸洗處理后，在冷軋連軋機(jī)組進(jìn)行軋制，得到冷軋鋼板， 冷軋壓下率大于60%。5.熱處理工藝將1 3mm厚的冷軋板在Acl以上，保溫2 20min后，隨后冷卻至室溫。本鋼鐵材料通過工藝與成分控制得到不同級別的強(qiáng)度和塑性配比，可得到900 1210MPa的抗拉強(qiáng)度以及17 30%的延伸率。C:碳是奧氏體穩(wěn)定化元素，使殘余奧氏體的Ms溫度低于室溫15°C 25°C而獲得最佳力學(xué)性能。一般的殘余奧氏體中碳含量高時(shí)，殘余奧氏體穩(wěn)定性高，反之，碳含量低時(shí)殘余奧氏體的穩(wěn)定性低。當(dāng)碳含量小0. 05 %時(shí)，幾乎無法保證5 %更多的殘余奧氏體。另一方面，超過0. 4%會(huì)使焊接性非常差，所以碳含量也不能過高。一般碳含量在0. 05 0. 4% 之間。Mn:.錳起奧氏體的穩(wěn)定元素，使奧氏體的相變溫度降低。通過增加碳在奧氏體中的溶解度來提高殘余奧氏體的碳含量，錳的存在有利于殘余奧氏體的形成，使珠光體的形成延遲，擴(kuò)大了可實(shí)際應(yīng)用的冷卻速率，為工業(yè)化實(shí)際生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。此外，錳還能夠通過固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度總水平。Nb:鈮可以影響晶界的移動(dòng)性，對相變行為和碳化物的形成也有影響。鈮具有顯著的細(xì)化晶粒的作用，微量的鈮的加入對晶粒細(xì)化、相變行為、奧氏體中碳的富集和馬氏體形核都有顯著的作用，并可使工藝控制變得較容易，且能夠在韌性不明顯下降的情況下進(jìn)一步增加鋼的強(qiáng)度。鈮會(huì)使碳在殘余奧氏體中的含量升高，阻礙貝氏體的形成，促使馬氏體形核，同時(shí)使針狀鐵素體的含量增加，提高組織中的殘余奧氏體含量。Al 鋁同硅一樣可以影響相變動(dòng)力，但卻具有不影響表面質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。鋁是很強(qiáng)的鐵素體穩(wěn)定元素，能夠在提高奧氏體的體積含量的同時(shí)細(xì)化晶粒，含鋁TRIP鋼板的殘余奧氏體含量及碳在殘余奧氏體中的聚集度都比不含鋁的高。但鋁提高了相變溫度，使雙相區(qū)退火的范圍擴(kuò)大，阻礙了雙相區(qū)退火時(shí)的完全奧氏體化，使馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度升高。本發(fā)明材料微觀組織結(jié)構(gòu)，熱軋后的特點(diǎn)是可以得到50%以上的馬氏體，部分可以達(dá)到90%，甚至100%的馬氏體組織，材料具有很高的強(qiáng)度。經(jīng)Acl以上溫度熱處理退火后可以得到，鐵素體、馬氏體和大量奧氏體的三相組織，使其同時(shí)具有良好的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1.具有優(yōu)良的性能。本發(fā)明利用傳統(tǒng)的軋制與熱處理工藝制備出具有高強(qiáng)度與高塑性的中錳TRIP鋼，其強(qiáng)塑積最高可達(dá)30GPa*%左右，達(dá)到了第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼的要求。2.制備方法簡單。本發(fā)明利用傳統(tǒng)的煉鋼、模鑄、連鑄技術(shù)、軋制工藝和熱處理工藝，只需要控制等溫溫度與時(shí)間即可獲得，多數(shù)鋼鐵企業(yè)在原有設(shè)備基礎(chǔ)上就可進(jìn)行生產(chǎn)， 無需新設(shè)備的投入。3.應(yīng)用前景好。制備出來的高強(qiáng)度與高塑性的中錳TRIP鋼可為高速發(fā)展的汽車行業(yè)提供良好的技術(shù)支持。4.成本低。本發(fā)明的鋼鐵材料只添加了少量Mn和Al元素，不需要添加貴重的金屬元素即可獲得本鋼鐵材料。


圖1為退火工藝示意圖。其中橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位為小時(shí)；縱坐標(biāo)為溫度，單位為攝氏度。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
1.利用傳統(tǒng)真空冶煉和熱軋工藝制備出鋼板
冶煉工藝采用電磁感應(yīng)爐真空熔煉，充氬氣保護(hù)。其成分為 C :0. 098%, Si :0. 18%, Mn :6. 77%, Al: 3. 22%, Nb 0. 035%, P :0. 009%, S :0. 014%,余量為 Fe或不可避免的雜質(zhì)。軋制工藝熱軋加熱溫度1200°C，保溫1小時(shí)后，在350 二輥熱軋機(jī)上熱軋， 得到厚度為3. 5 5mm左右的熱軋薄板，總變形量為80 90%，其開軋和終軋溫度分別為 1100°C和900°C，酸洗，在冷軋機(jī)上進(jìn)行冷軋，冷軋壓下率大于70%，得到冷軋板，然后進(jìn)行熱處理。2.熱處理工藝將1. 5mm厚的冷軋鋼板在加熱爐中在設(shè)定溫度630°C，保溫3分鐘后，隨后冷卻至室溫。圖1為退火工藝示意圖。光學(xué)顯微組織觀察其室溫組織為鐵素體、馬氏體和殘余奧氏體。得到的鋼鐵材料性能為抗拉強(qiáng)度1040MPa，延伸率為31%，強(qiáng)塑積為32240MPa*%。實(shí)施例2
與實(shí)施例1不同之處在于熱處理溫度為650°C。得到的鋼鐵材料性能為抗拉強(qiáng)度 993MPa，延伸率為 27. 4%，強(qiáng)塑積為 27208. 2MPa*%。實(shí)施例3
與實(shí)施例1不同之處在于熱處理溫度為720V。得到的鋼鐵材料性能為抗拉強(qiáng)度 971MPa，延伸率為 28. 8%，強(qiáng)塑積為 27964. 8MPa*%。實(shí)施例4
與實(shí)施例1不同之處在于鋼鐵材料成分為
C:0. 12%, Si:0. 15%, Mn :5. 76%, Al :4. 22%, Nb 0. 038%, P :0. 010%, S:0. 012%,余量為 Fe 或不可避免的雜質(zhì)，得到鋼鐵材料的性能為抗拉強(qiáng)度955MPa，延伸率為30. 8%，強(qiáng)塑積為 29414MPa*%。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度高塑性含鋁中錳TRIP冷軋鋼板，其特征在于中錳TRIP冷軋鋼板成分質(zhì)量百分含量為c: 0. 05% 0. 4%, Si:彡 0. 5%, Mn: 5 10%，Al 1% 8%，Nb: 0. 01 0. 10%, P:彡 0. 1%，S:彡 0. 02%，余量為鐵。
2.如權(quán)利要求1所述一種高強(qiáng)度高塑性含鋁中錳TRIP冷軋鋼板的制備方法，其特征在于制備步驟如下1).冶煉、澆注采用電磁感應(yīng)爐真空熔煉，充氬氣保護(hù)，澆鑄成板坯；2).冶煉、澆注冶煉、澆注連鑄成鑄坯；3).熱軋和冷軋工藝熱軋終軋溫度為Arl+50°C，得到熱軋坯料；酸洗并進(jìn)行冷軋，得到冷軋坯料；4).熱處理工藝?yán)滠埮髁媳販囟華cl以上，保溫2 20min后，隨爐冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，涉及一種高強(qiáng)度高塑性含鋁中錳TRIP冷軋鋼板及制備方法。中錳TRIP冷軋鋼板成分質(zhì)量百分含量為C:0.05%～0.4%，Si:≤0.5%，Mn:5%～10%，Al1%～8%，P:≤0.1%，S:≤0.02%，Nb:0.01%～0.10%，余量為鐵或不可避免的雜質(zhì)。中錳TRIP冷軋鋼板制備步驟為冶煉、模鑄或連鑄、熱軋、冷軋和熱處理，冷軋板在Ac1以上保溫2～20min后，隨后冷卻至室溫。本發(fā)明制備的材料通過成分與工藝控制得到不同級別的強(qiáng)度和塑性配比，可得到900～1210MPa的抗拉強(qiáng)度以及17～30%的延伸率。本發(fā)明制備方法簡單、成本低、應(yīng)用前景好。
文檔編號C22C38/12GK102304664SQ201110270279
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者唐荻, 尹鴻翔, 李振, 米振莉, 趙愛民 申請人:北京科技大學(xué)