本發(fā)明屬于汽車用高強(qiáng)鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含δ-鐵素體的TRIP鋼的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，世界汽車保有量與日俱增，以越來(lái)越大的影響力改變著人們的工作與生活。雙相(DP)鋼、復(fù)相鋼(CP)、相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP)和馬氏體鋼(MART)等在汽車上的應(yīng)用，使得汽車朝著輕量化、節(jié)能環(huán)保、安全舒適、低成本的方向邁進(jìn)。

TRIP鋼組織中含有殘留奧氏體，塑性變形時(shí)，殘留奧氏體會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變硬化，誘發(fā)馬氏體形核，發(fā)生馬氏體相變，使局部硬度得到提高，同時(shí)變形進(jìn)一步向周圍組織轉(zhuǎn)移，頸縮延遲，隨著相變的不斷發(fā)展，使材料獲得很高的塑性。故TRIP鋼應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)件和安全件時(shí)，可以提高汽車碰撞時(shí)的能量吸收，提高汽車安全系數(shù)。

傳統(tǒng)TRIP鋼以C-Si-Mn體系為主。為了獲得更高的強(qiáng)度，人們提出了微合金TRIP鋼概念，在其成分中單獨(dú)或復(fù)合添加Nb、V、Ti、Cr、Mo等微合金元素。

上海大學(xué)張梅等人開(kāi)發(fā)了一種TRIP鋼，其化學(xué)成分為0.34％C-1.75％Mn-0.46％Si-0.055％P-1.32％Al-0.033％V-0.12％Ti，這種鋼強(qiáng)度高達(dá)980MPa，延伸率大于20％。

申請(qǐng)?zhí)?012104086360公開(kāi)了一種TRIP鋼板及其制備方法，公開(kāi)的成分為C：0.15％～0.25％、Si：0.4％～1.5％、Mn：0.5％～2.5％、P：0.04％～0.10％、S：≤0.02％、Al：0.02％～0.5％、N：≤0.01％、Nb：0～0.5％，V：0～0.5％，Ti：0～0.5％、Cr：0～2％、Mo：0～1％。顯微組織組成為：鐵素體10～80％，殘留奧氏體3～20％，馬氏體0～20％，其余為貝氏體。

申請(qǐng)?zhí)?011102808048公開(kāi)了一種1000MPa級(jí)以上的TRIP鋼及其制備方法，公開(kāi)的成分為C0.18％～0.23％，Si1.3％～1.6％，Mn2.1％～2.3％，Nb0.03％～0.05％，V0.03％～0.09％，P≤0.01％，S≤0.01％，Alt0.8％～1.2％，N≤0.005％。其抗拉強(qiáng)度高達(dá)1000MPa。

TRIP鋼的優(yōu)點(diǎn)為強(qiáng)度高，延性大。缺點(diǎn)為合金成本高，尤其是碳當(dāng)量高，從而導(dǎo)致焊接性差，有的成分中Si含量高，會(huì)使得鋼板熱軋時(shí)表面嚴(yán)重氧化，后續(xù)涂鍍時(shí)濕潤(rùn)性變差涂鍍困難，嚴(yán)重影響鋼板表面質(zhì)量。有的甚至在組織中引入過(guò)多體積分?jǐn)?shù)的馬氏體以犧牲一定量的延伸率來(lái)提高抗拉強(qiáng)度，從而失去了鋼的最佳強(qiáng)塑平衡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種含δ-鐵素體的TRIP鋼及其制備方法。從成分上降低Si含量來(lái)解決涂鍍和表面質(zhì)量問(wèn)題。提高了鐵素體穩(wěn)定元素Al的含量，在組織中引入δ-鐵素體，使得焊接時(shí)熔核區(qū)可能為鐵素體+δ-鐵素體+馬氏體組織，從而提高了焊接韌性，改善了焊接性能。另外，提高Al含量有利于獲得更高的延伸率。并且Al含量的添加可以有效降低TRIP鋼的密度，更加有效地實(shí)現(xiàn)了輕量化。本發(fā)明鋼的成品組織為α-鐵素體、δ-鐵素體、貝氏體、薄膜態(tài)殘留奧氏體。

本發(fā)明涉及一種含δ-鐵素體的TRIP鋼及其制備方法，其特征在于，所述δ-鐵素體TRIP鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％)為：C：0.24-0.28％，Si：0.5-1.0％，Mn：1.8-2.5％，Alt：2.9-3.7％，P≤0.01％，S+N≤0.008％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

一種含δ-鐵素體的TRIP鋼的制備方法，其特征在于，將化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％)為：C：0.24-0.28％，Si：0.5-1.0％，Mn：1.8-2.5％，Alt：2.9-3.7％，P≤0.01％，S+N≤0.008％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)的鑄坯作為熱軋?jiān)?，具體制備步驟如下：

(1)鑄坯加熱、粗軋、板卷箱卷取、感應(yīng)加熱、精軋、超快冷、卷取，得到熱軋鋼帶。

(2)將熱軋鋼帶進(jìn)行熱處理，然后快速冷卻、卷取、保溫坑緩冷、自然冷卻后得到成品鋼帶。

上述含δ-鐵素體的TRIP鋼及其制備方法，其特征在于，步驟(1)中的鑄坯加熱溫度為1100-1200℃，保溫時(shí)間為40min-90min，熱軋粗軋道次為2道次；粗軋后進(jìn)入板卷箱感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱溫度為1000-1100℃，保溫時(shí)間為5-30min；然后快速精軋，精軋過(guò)程開(kāi)啟帶鋼邊部加熱裝置，精軋終軋溫度為900-1000℃；精軋后進(jìn)入超快冷，冷卻速度為150-300℃/s，將鋼帶冷卻到≤300℃后卷取，得到厚度為2-3mm的熱軋鋼帶。

上述含δ-鐵素體的TRIP鋼及其制備方法，其特征在于，所述制備步驟(2)中的熱處理過(guò)程為，將鋼帶加熱到750-950℃，保溫1-5min，然后快速冷卻至390-480℃，卷取，放入保溫坑緩冷至200℃以下后，自然冷卻至室溫。

優(yōu)選地，鑄坯加熱溫度為1150℃，保溫0.5-1h；粗軋后進(jìn)入板卷箱感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱溫度為1050±20℃，保溫時(shí)間為8-15min。

優(yōu)選地，精軋過(guò)程的終軋溫度為950±20℃，精軋后超快冷的冷卻速度為200-300℃/s，將鋼帶冷卻到150-200℃卷取。

優(yōu)選地，鋼帶熱處理過(guò)程中，將鋼帶加熱到800-900℃，保溫2-3min，然后快速冷卻到400-450℃卷取。

得到的本發(fā)明鋼的屈服強(qiáng)度為486-516MPa，抗拉強(qiáng)度為729-799MPa，延伸率為28.2-29.8％，強(qiáng)塑積為20.6-23.8GPa·％，組織為α-鐵素體、δ-鐵素體、貝氏體、薄膜狀殘留奧氏體，殘留奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為11.31-13.39％。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。

實(shí)施例1

鑄坯化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C：0.25％，Si：0.62％，Mn：2.2％，Alt：3.15％，P：0.006％，S+N：0.007％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

將鑄坯在1150℃加熱，保溫1h后進(jìn)行2道次粗軋；粗軋后進(jìn)入板卷箱感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱溫度為1050℃，保溫時(shí)間為10min；然后快速精軋，精軋過(guò)程開(kāi)啟帶鋼邊部加熱裝置，精軋終軋溫度為950℃；精軋后進(jìn)入超快冷，冷卻速度為220℃/s，將鋼帶冷卻到280℃后卷取，得到厚度為2.5mm的熱軋鋼帶。隨后將熱軋鋼帶進(jìn)行熱處理，加熱到800℃保溫2min后快速冷卻至400℃，卷取，然后放入保溫坑緩冷至200℃，取出自然冷卻至室溫。關(guān)鍵工藝參數(shù)如表1所示，成品力學(xué)性能及組織如表2所示。

實(shí)施例2

鑄坯化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C：0.26％，Si：0.81％，Mn：2.4％，Alt：2.97％，P：0.007％，S+N：0.005％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。采取與實(shí)施例1相同的制備步驟，工藝參數(shù)如表1所示，表1中未列出工藝參數(shù)與實(shí)施例1相同。成品力學(xué)性能及組織如表2所示。

實(shí)施例3

鑄坯化學(xué)成分與實(shí)施例1相同。采取與實(shí)施例1相同的制備步驟，工藝參數(shù)如表1所示，表1中未列出工藝參數(shù)與實(shí)施例1相同。成品力學(xué)性能及組織如表2所示。

實(shí)施例4

鑄坯化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C：0.28％，Si：0.52％，Mn：2.0％，Alt：3.43％，P：0.005％，S+N：0.006％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。采取與實(shí)施例2相同的制備步驟，工藝參數(shù)如表1所示，表1中未列出工藝參數(shù)與實(shí)施例1相同。成品力學(xué)性能及組織如表2所示。

對(duì)比例1

鑄坯化學(xué)成分與實(shí)施例4相同。采取與實(shí)施例4相同的制備工藝步驟，唯一不同之處在于對(duì)比例1的熱處理溫度為750℃，成品力學(xué)性能及組織如表2所示。

對(duì)比例2

化學(xué)成分與實(shí)施例1和實(shí)施例3相同。采取與實(shí)施例3相同的制備步驟，工藝參數(shù)基本與實(shí)施例相同，唯一不同在于對(duì)比例1的熱處理制度為950℃保溫3min，具體見(jiàn)表1所示，成品力學(xué)性能見(jiàn)表2所示。

對(duì)比例3

鑄坯化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C：0.22％，Si：1.5％，Mn：1.5％，Alt：0.5％，P、N、S按常規(guī)冶煉含量控制，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。加熱到1200℃，保溫1h，然后進(jìn)行常規(guī)熱軋，熱軋終軋溫度850℃，軋后采用“水冷+空冷+水冷”三段式冷卻控制，首先將鋼帶冷卻到700-800℃的鐵素體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，保溫10-15s，然后冷卻至400℃的貝氏體轉(zhuǎn)變溫度，卷取后緩冷至室溫。成品力學(xué)性能見(jiàn)表2所示。

表1、實(shí)施例及對(duì)比例的關(guān)鍵工藝參數(shù)

表2、實(shí)施例及對(duì)比例的成品力學(xué)性能及組織

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比的化學(xué)成分、制備工藝、力學(xué)性能可以得出：

本發(fā)明所有實(shí)施例的化學(xué)成分不同，制備工藝溫度控制各有差別，但從力學(xué)性能看，整體較好，屈服強(qiáng)度為486-516MPa，抗拉強(qiáng)度為729-799MPa，延伸率為28.2-29.8％，強(qiáng)塑積為20.6-23.8GPa·％，組織為α-鐵素體、δ-鐵素體、貝氏體、薄膜狀殘留奧氏體，殘留奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)為11.31-13.39％。

化學(xué)成分相同的實(shí)施例1、實(shí)施例2、對(duì)比例2相比較可以看出：熱處理溫度在800-900℃范圍內(nèi)可以獲得更高的延伸率和殘留奧氏體體積百分?jǐn)?shù)，熱處理溫度升高至950℃的對(duì)比例2延伸率明顯下降，殘留奧氏體體積分?jǐn)?shù)僅為8.64％。

化學(xué)成分相同的實(shí)施例4、和對(duì)比例1相比可以看出：熱處理溫度降低至750℃的對(duì)比例1，其延伸率微22.8％，明顯低于實(shí)施例4的28.9％，殘留奧氏體體積分?jǐn)?shù)下降明顯，僅為7.41％，強(qiáng)塑積較低。

化學(xué)成分區(qū)別于本發(fā)明，且制備工藝為傳統(tǒng)熱軋工藝的對(duì)比例3，盡管采用了較為先進(jìn)的三段式冷卻控制工藝，獲得了629MPa的抗拉強(qiáng)度，但延伸率相比本發(fā)明大大降低，僅為24.1％，從而導(dǎo)致其強(qiáng)塑積下降。獲得的組織為多邊形鐵素體、貝氏體、塊狀殘留奧氏體。殘留奧氏體體積分?jǐn)?shù)僅為7.2％，且塊狀的形態(tài)相比薄膜狀而言很不穩(wěn)定，不利于TRIP效益。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并非用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明技術(shù)方案的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。