專利名稱：一種低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)冷軋鋼板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高強(qiáng)鋼材生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種低屈強(qiáng)比、超高強(qiáng)冷軋薄板鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，從提高汽車沖撞安全性以及輕量化的考慮，需要車體結(jié)構(gòu)件由具有良好的成形性優(yōu)良的高強(qiáng)度鋼板沖壓制成，而作為應(yīng)對這種需求的TRIP鋼備受矚目。TRIP鋼板具有高的屈服強(qiáng)度 和抗拉強(qiáng)度，延展性強(qiáng)，沖壓成形能力高，可制成較復(fù)雜的零件，還具有高碰撞吸收性能，一旦遭遇碰撞，會(huì)通過自身形變來吸收能量，而不向外傳遞。由于其獨(dú)特的強(qiáng)韌化機(jī)制和高的強(qiáng)韌性，被公認(rèn)為是新一代汽車用高強(qiáng)度鋼板?？捎糜谄囄张鲎材芰康牟考?，保險(xiǎn)杠和保險(xiǎn)杠加強(qiáng)筋、撞擊橫梁，前后懸架支撐，發(fā)動(dòng)機(jī)室兩側(cè)的縱梁鋼板，車門坎板，底盤結(jié)構(gòu)件以及其他相關(guān)部件等等。在提高安全性的同時(shí)，還會(huì)避免車身增重。同傳統(tǒng)鋼板相比，用TRIP鋼板制造的零件重量減輕約12%，而車重減輕10%，可降低油耗3% 7%，同時(shí)廢氣的排放量也減少，減輕了對環(huán)境的污染，整體經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。生產(chǎn)TRIP鋼板典型的工藝路線主要分為熱軋和冷軋熱處理兩種，傳統(tǒng)的TRIP鋼組織組成主要是鐵素體(40-60%)、貝氏體(10-40%)和殘余奧氏體(5-15%)，以及少量的馬氏體。由于這種組織是以塊狀的鐵素體為基體，鋼的強(qiáng)度一般為600 800MPa，IOOOMPa以上的超高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)還存在很大困難。隨著汽車輕量化的要求逐漸提高，對TRIP鋼的強(qiáng)度級別也提出了更高的要求。為了提高TRIP鋼的強(qiáng)度級別，采用了兩種方法。一種方法是在鐵素體基的TRIP鋼種添加合金元素，采用細(xì)晶強(qiáng)化與析出強(qiáng)化相結(jié)合的方式，但是成本較高。另外一種方法是開發(fā)出貝氏體基的冷軋TRIP鋼，其組織組成為貝氏體、殘余奧氏體和少量鐵素體和馬氏體，其性能受不同組織比例影響，有較大差異。但是為了獲得較大的強(qiáng)度，硬相組織貝氏體和馬氏體量較大，在提高抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，提高了屈強(qiáng)強(qiáng)度，導(dǎo)致屈強(qiáng)比高。屈強(qiáng)比高的鋼材在后續(xù)的沖壓成形過程中，材料表面容易出現(xiàn)“起皺”缺陷，而且回彈量大，對零件尺寸精度有不良影響。專利CN101082100A公開了延伸凸緣性能優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼板的制造方法。此專利的鋼種成分為 0.10 0.20%C，0.8 2.5%S1、l.5 2.5%Mn,并加入了 0.01 0.10%A1 作為鐵素體形成元素，它的添加容易生成多邊鐵素體。由于組織中強(qiáng)度較低的塊狀鐵素體相含量較多，其實(shí)施例的鋼板抗拉強(qiáng)度小于IlOOMPa。專利CN101928875A公開了具有良好成形性能的高強(qiáng)度冷軋鋼板及其制備方法，此專利中采用低硅低鋁成分設(shè)計(jì)和熱處理工藝，生產(chǎn)出的貝氏體型TRIP鋼強(qiáng)度大于780MPa，具有良好的強(qiáng)度、塑性、延伸率和擴(kuò)孔性能。但是鋼板的屈強(qiáng)比均大于0.75。專利CN102321854A公開了一種使用罩式退火工藝生產(chǎn)低碳高錳TRIP鋼的生產(chǎn)工藝，由于降低了 C的含量，Mn的含量較高，達(dá)到4.0% 8.0%，還加入了 Cr、Mo、Cu+Ni，Nb+Ti等合金元素，以提高強(qiáng)度。實(shí)施例中抗拉強(qiáng)度1200MPa的鋼，屈強(qiáng)比達(dá)到0.73。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)冷軋薄板鋼及制備方法。本發(fā)明通過控制退火熱處理工藝獲得顯微組織，此鋼板的顯微組織為細(xì)小板條束狀無碳化物貝氏體和分布在貝氏體基體上的薄膜狀殘余奧氏體與塊狀殘余奧氏體，也可以有非常少量的回火馬氏體。本發(fā)明的鋼種成分經(jīng)濟(jì)，熱軋和軋后冷卻工藝簡單易行。按本發(fā)明方法生產(chǎn)的低屈強(qiáng)比、超高強(qiáng)冷軋薄板鋼屈服強(qiáng)度小于800MPa，抗拉強(qiáng)度大于1200MPa，屈強(qiáng)比小于0.65，延伸率達(dá)到14%以上，強(qiáng)塑積達(dá)到18000MPa.%以上。鋼板同時(shí)具備高強(qiáng)度和高塑性的特點(diǎn)，適合應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)件和安全件。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)冷軋薄板鋼的成分按質(zhì)量百分比為:
0.20 0.35%C、1.0 2.5%S1、l.0 2.5%Mn、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。C:合金元素中，C作為一種奧氏體穩(wěn)定化元素，對鋼中殘余奧氏體穩(wěn)定性的影響最大。C可以擴(kuò)大Y相區(qū)，在較寬的溫度范圍內(nèi)促進(jìn)奧氏體的生成。Y相區(qū)的擴(kuò)大，可增加固溶時(shí)奧氏體中的C含量。本發(fā)明中C的控制范圍為0.20 0.35%。Si =Si是 一種非碳化物形成元素，能顯著阻礙滲碳體析出。在退火熱處理過程中，鋼材奧氏體化結(jié)束后，快速冷卻時(shí)，硅由于不容易擴(kuò)散，會(huì)影響碳化物的生成，板條束狀的無碳化物貝氏體首先形核，而貝氏體附近的奧氏體成為富碳奧氏體，并最終以亞穩(wěn)態(tài)的殘余奧氏體形式保留下來。另外，Si本身還有固溶強(qiáng)化作用。本發(fā)明中Si的控制范圍為
1.0 2.5%。Mn:猛是一種奧氏體穩(wěn)定化兀素,也是一種固溶強(qiáng)化兀素,奧氏體中的猛含量高有利于獲得更多的殘余奧氏體，但Mn同時(shí)會(huì)提高殘余奧氏體的穩(wěn)定性，以致存在較高的塑性變形時(shí)殘余奧氏體也不會(huì)發(fā)生相變，對提高工件的延展性不利。本發(fā)明中，Mn的含量控制在1.0 2.5%之間，有利于增加奧氏體的穩(wěn)定性，提高組織中殘余奧氏體的體積分?jǐn)?shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:(I)按下述成分(質(zhì)量百分比)冶煉，獲得原料鋼坯:0.20 0.35%C、1.0 2.5%S1、
1.0 2.5%Mn、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。(2)將鋼坯加熱到1200±10°C保溫I小時(shí)，之后經(jīng)過多道次的熱軋，開軋溫度為1100°C，終軋溫度為880°C 920°C。(3)軋制后的鋼板以以大于15°C /s冷速冷卻至640°C 720°C卷取溫度，進(jìn)行卷取，卷取后空冷。(4)將得到的熱軋坯料用稀鹽酸酸洗去除氧化物。(5)采用50 80%冷軋壓下量冷軋上述熱軋坯料。(6)將冷軋坯料加熱到940°C 1000°C，保溫Imin 20min，以保證鋼材完全奧氏體化，然后以15°C /s 20°C /s的速度冷卻至780V 830°C，再以大于30°C /s冷速冷卻至200°C 350°C保溫200s 1000s，最后緩冷到室溫。所述薄板鋼的顯微組織以面積百分比計(jì):細(xì)小板條束狀無碳化物貝氏體大于60%、殘余奧氏體占10% 30%，其中，薄膜狀的富碳?xì)堄鄪W氏體占總殘余奧氏體的比例大于40%，其余為非常少量的回火馬氏體。本發(fā)明的有益效果:
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過調(diào)整化學(xué)成分和熱軋、冷軋及退火熱處理工藝，得到了由細(xì)小板條束狀無碳化物貝氏體和分布在貝氏體基體上的薄膜狀殘余奧氏體與塊狀殘余奧氏體，及非常少量的回火馬氏體的復(fù)相組織。充分利用無碳化物貝氏體具有高強(qiáng)度和高韌性組合的特點(diǎn)，利用殘余奧氏體產(chǎn)生TRIP效應(yīng)，使鋼板獲得高的強(qiáng)塑積，通過復(fù)相組織不同相的百分比，獲得低的屈強(qiáng)比。本發(fā)明的工藝控制簡單易行，不需要添加昂貴的合金元素，就可以獲得良好的力學(xué)性能。


圖1a為本發(fā)明實(shí)施例1的典型金相組織圖；圖1b為本發(fā)明實(shí)施例2的典型金相組織圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施例參見表I 3,表I為實(shí)施例的化學(xué)成分,表2為實(shí)施例所米用的工藝參數(shù)，表3為實(shí)施例力學(xué)性能，圖1a為本發(fā)明實(shí)施例1的典型金相組織圖；圖1b為本發(fā)明實(shí)施例2的典型金相組織圖。表I實(shí)施例的化學(xué)成分(wt%)
權(quán)利要求
1.一種低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)冷軋鋼板，其特征在于:該鋼板的成分按質(zhì)量百分比為:0.2(H).35%C、1.(Γ2.5%S1、l.0 2.5%Mn、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；該冷軋鋼板的屈服強(qiáng)度小于800MPa，抗拉強(qiáng)度大于1200MPa，屈強(qiáng)比小于0.65，延伸率達(dá)到14%以上，強(qiáng)塑積達(dá)到 18000MPa.% 以上。
2.如權(quán)利要求1所述的低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)冷軋薄板鋼的制備方法，其特征在于:以下列步驟進(jìn)行:(1)將此種成分的鋼冶煉成原料鋼坯，其成分按質(zhì)量百分比為:0.2(T0.35%C、1.0 2.5%S1、l.0 2.5%Μη、余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；(2)將鋼坯加熱到1200±10°C保溫I小時(shí)，之后進(jìn)行多道次的熱軋，開軋溫度為1100°C，終軋溫度為880°C ^920 °C ；(3)軋制后的鋼板以大于15°C /s冷速冷卻至640°C 720°C進(jìn)行卷取，卷取后空冷；(4)將得到的熱軋坯料用稀鹽酸酸洗去除氧化物；(5)采用5(Γ80%冷軋壓下率冷軋上述熱軋坯料；(6)將冷軋坯料加熱到940°C 1000°C，保溫lmirT20min后以15°C /s 20°C /s的速度冷卻至7800C 830°C，再以大于30°C /s冷速冷卻至200°C 350°C保溫200s 1000s，最后緩冷到室溫，得到所述的低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)冷軋鋼板。
3.如權(quán)利要求 1和權(quán)利要求2所述的低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)冷軋薄板鋼，其特征在于，所述薄板鋼的顯微組織以面積百分比計(jì):細(xì)小板條束狀無碳化物貝氏體大于60%、殘余奧氏體占109Γ30%，其中，薄膜狀的富碳?xì)堄鄪W氏體占總殘余奧氏體的比例大于40%，其余為非常少量的回火馬氏體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低屈強(qiáng)比超高強(qiáng)冷軋鋼板及其制備方法。該鋼板的成分按質(zhì)量百分比為0.20~0.35%C、1.0~2.5%Si、1.0~2.5%Mn，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。制備方法為將按此種成分冶煉的原料鋼坯加熱保溫后，進(jìn)行多道次的熱軋。軋制后冷卻至640℃~720℃進(jìn)行卷取。將得到的熱軋坯料酸洗去除氧化物，并冷軋上述熱軋坯料。將冷軋坯料加熱后冷卻至780℃~830℃，再冷卻至200℃~350℃保溫，最后緩冷到室溫。該方法制備的低屈強(qiáng)比、超高強(qiáng)冷軋薄板鋼，屈服強(qiáng)度小于800MPa，抗拉強(qiáng)度大于1200MPa，屈強(qiáng)比小于0.65，延伸率達(dá)到14%以上，強(qiáng)塑積達(dá)到18000MPa·%以上。此鋼板的顯微組織為細(xì)小板條束狀無碳化物貝氏體和分布在貝氏體基體上的薄膜狀殘余奧氏體與塊狀殘余奧氏體，也可以有非常少量的回火馬氏體。
文檔編號C21D8/02GK103194668SQ201310112938
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者蘇嵐, 陳銀莉, 王澤漢, 唐荻, 趙愛民 申請人:北京科技大學(xué)