CN103194668B - 一种低屈强比超高强冷轧钢板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低屈强比超高强冷轧钢板及其制备方法。该钢板的成分按质量百分比为：0.20~0.35%C、1.0~2.5%Si、1.0~2.5%Mn，余量为Fe和不可避免的杂质。制备方法为：将按此种成分冶炼的原料钢坯加热保温后，进行多道次的热轧。轧制后冷却至640℃~720℃进行卷取。将得到的热轧坯料酸洗去除氧化物，并冷轧上述热轧坯料。将冷轧坯料加热后冷却至780℃~830℃，再冷却至200℃~350℃保温，最后缓冷到室温。该方法制备的低屈强比、超高强冷轧薄板钢，屈服强度小于800MPa，抗拉强度大于1200MPa，屈强比小于0.65，延伸率达到14%以上，强塑积达到18000MPa·%以上。此钢板的显微组织为细小板条束状无碳化物贝氏体和分布在贝氏体基体上的薄膜状残余奥氏体与块状残余奥氏体，也可以有非常少量的回火马氏体。
Description
技术领域
本发明属于高强钢材生产领域，涉及一种低屈强比、超高强冷轧薄板钢及其制备方法。
背景技术
近年来，从提高汽车冲撞安全性以及轻量化的考虑，需要车体结构件由具有良好的成形性优良的高强度钢板冲压制成，而作为应对这种需求的TRIP钢备受瞩目。TRIP钢板具有高的屈服强度和抗拉强度，延展性强，冲压成形能力高，可制成较复杂的零件，还具有高碰撞吸收性能，一旦遭遇碰撞，会通过自身形变来吸收能量，而不向外传递。由于其独特的强韧化机制和高的强韧性，被公认为是新一代汽车用高强度钢板。可用于汽车吸收碰撞能量的部件，例如，保险杠和保险杠加强筋、撞击横梁，前后悬架支撑，发动机室两侧的纵梁钢板，车门坎板，底盘结构件以及其他相关部件等等。在提高安全性的同时，还会避免车身增重。同传统钢板相比，用TRIP钢板制造的零件重量减轻约12%，而车重减轻10%，可降低油耗3%～7%，同时废气的排放量也减少，减轻了对环境的污染，整体经济效益明显提高。
生产TRIP钢板典型的工艺路线主要分为热轧和冷轧热处理两种，传统的TRIP钢组织组成主要是铁素体（40-60%）、贝氏体(10-40%)和残余奥氏体(5-15%)，以及少量的马氏体。由于这种组织是以块状的铁素体为基体，钢的强度一般为600～800MPa，1000MPa以上的超高强度钢的生产还存在很大困难。
随着汽车轻量化的要求逐渐提高，对TRIP钢的强度级别也提出了更高的要求。为了提高TRIP钢的强度级别，采用了两种方法。一种方法是在铁素体基的TRIP钢种添加合金元素，采用细晶强化与析出强化相结合的方式，但是成本较高。另外一种方法是开发出贝氏体基的冷轧TRIP钢，其组织组成为贝氏体、残余奥氏体和少量铁素体和马氏体，其性能受不同组织比例影响，有较大差异。但是为了获得较大的强度，硬相组织贝氏体和马氏体量较大，在提高抗拉强度的同时，提高了屈强强度，导致屈强比高。屈强比高的钢材在后续的冲压成形过程中，材料表面容易出现“起皱”缺陷，而且回弹量大，对零件尺寸精度有不良影响。
专利CN101082100A公开了延伸凸缘性能优异的高强度钢板的制造方法。此专利的钢种成分为0.10～0.20%C，0.8～2.5%Si、1.5～2.5%Mn，并加入了0.01～0.10%Al作为铁素体形成元素，它的添加容易生成多边铁素体。由于组织中强度较低的块状铁素体相含量较多，其实施例的钢板抗拉强度小于1100MPa。
专利CN101928875A公开了具有良好成形性能的高强度冷轧钢板及其制备方法，此专利中采用低硅低铝成分设计和热处理工艺，生产出的贝氏体型TRIP钢强度大于780MPa，具有良好的强度、塑性、延伸率和扩孔性能。但是钢板的屈强比均大于0.75。
专利CN102321854A公开了一种使用罩式退火工艺生产低碳高锰TRIP钢的生产工艺，由于降低了C的含量，Mn的含量较高，达到4.0%～8.0%，还加入了Cr、Mo、Cu+Ni，Nb+Ti等合金元素，以提高强度。实施例中抗拉强度1200MPa的钢，屈强比达到0.73。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低屈强比超高强冷轧薄板钢及制备方法。
本发明通过控制退火热处理工艺获得显微组织，此钢板的显微组织为细小板条束状无碳化物贝氏体和分布在贝氏体基体上的薄膜状残余奥氏体与块状残余奥氏体，也可以有非常少量的回火马氏体。本发明的钢种成分经济，热轧和轧后冷却工艺简单易行。按本发明方法生产的低屈强比、超高强冷轧薄板钢屈服强度小于800MPa，抗拉强度大于1200MPa，屈强比小于0.65，延伸率达到14%以上，强塑积达到18000MPa·%以上。钢板同时具备高强度和高塑性的特点，适合应用于汽车结构件和安全件。
为达到上述目的，本发明的低屈强比超高强冷轧薄板钢的成分按质量百分比为：0.20～0.35%C、1.0～2.5%Si、1.0～2.5%Mn、余量为Fe和不可避免的杂质。
C：合金元素中，C作为一种奥氏体稳定化元素，对钢中残余奥氏体稳定性的影响最大。C可以扩大γ相区，在较宽的温度范围内促进奥氏体的生成。γ相区的扩大，可增加固溶时奥氏体中的C含量。本发明中C的控制范围为0.20～0.35%。
Si：Si是一种非碳化物形成元素，能显著阻碍渗碳体析出。在退火热处理过程中，钢材奥氏体化结束后，快速冷却时，硅由于不容易扩散，会影响碳化物的生成，板条束状的无碳化物贝氏体首先形核，而贝氏体附近的奥氏体成为富碳奥氏体，并最终以亚稳态的残余奥氏体形式保留下来。另外，Si本身还有固溶强化作用。本发明中Si的控制范围为1.0～2.5%。
Mn：锰是一种奥氏体稳定化元素，也是一种固溶强化元素，奥氏体中的锰含量高有利于获得更多的残余奥氏体，但Mn同时会提高残余奥氏体的稳定性，以致存在较高的塑性变形时残余奥氏体也不会发生相变，对提高工件的延展性不利。本发明中，Mn的含量控制在1.0～2.5%之间，有利于增加奥氏体的稳定性，提高组织中残余奥氏体的体积分数。
本发明的技术方案如下：
（1）按下述成分（质量百分比）冶炼，获得原料钢坯：0.20～0.35%C、1.0～2.5%Si、1.0～2.5%Mn、余量为Fe和不可避免的杂质。
（2）将钢坯加热到1200±10℃保温1小时，之后经过多道次的热轧，开轧温度为1100℃，终轧温度为880℃～920℃。
（3）轧制后的钢板以以大于15℃/s冷速冷却至640℃～720℃卷取温度，进行卷取，卷取后空冷。
（4）将得到的热轧坯料用稀盐酸酸洗去除氧化物。
（5）采用50～80%冷轧压下量冷轧上述热轧坯料。
（6）将冷轧坯料加热到940℃～1000℃，保温1min～20min，以保证钢材完全奥氏体化，然后以15℃/s～20℃/s的速度冷却至780℃～830℃，再以大于30℃/s冷速冷却至200℃～350℃保温200s～1000s，最后缓冷到室温。
所述薄板钢的显微组织以面积百分比计：细小板条束状无碳化物贝氏体大于60%、残余奥氏体占10%～30%，其中，薄膜状的富碳残余奥氏体占总残余奥氏体的比例大于40%，其余为非常少量的回火马氏体。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明通过调整化学成分和热轧、冷轧及退火热处理工艺，得到了由细小板条束状无碳化物贝氏体和分布在贝氏体基体上的薄膜状残余奥氏体与块状残余奥氏体，及非常少量的回火马氏体的复相组织。充分利用无碳化物贝氏体具有高强度和高韧性组合的特点，利用残余奥氏体产生TRIP效应，使钢板获得高的强塑积，通过复相组织不同相的百分比，获得低的屈强比。本发明的工艺控制简单易行，不需要添加昂贵的合金元素，就可以获得良好的力学性能。
附图说明
图1a为本发明实施例1的典型金相组织图；
图1b为本发明实施例2的典型金相组织图。
具体实施方式
本发明的具体实施例参见表1～3，表1为实施例的化学成分，表2为实施例所采用的工艺参数，表3为实施例力学性能，图1a为本发明实施例1的典型金相组织图；图1b为本发明实施例2的典型金相组织图。
表1 实施例的化学成分 （wt%）
| 成分编号 | C | si | Mn | P | S | AL |
| 成分1 | 0.23 | 1.96 | 2.31 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.03 |
| 成分2 | 0.27 | 1.31 | 2.08 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.03 |
表2 实施例所采用的工艺参数
表3 实施例力学性能
Claims (2)
1.一种低屈强比超高强冷轧钢板，其特征在于：该钢板的成分按质量百分比为：0.20~0.35%C、1.0~2.5%Si、1.0~2.5%Mn、余量为Fe和不可避免的杂质；该冷轧钢板的屈服强度小于800MPa，抗拉强度大于1200MPa，屈强比小于0.65，延伸率达到14%以上，强塑积达到18000MPa·%以上；所述的低屈强比超高强冷轧钢板的制备方法，包括以下步骤：（1）将此种成分的钢冶炼成原料钢坯，其成分按质量百分比为：0.20~0.35%C、1.0~2.5%Si、1.0~2.5%Mn、余量为Fe和不可避免的杂质；（2）将钢坯加热到1200±10℃保温1小时，之后进行多道次的热轧，开轧温度为1100℃，终轧温度为880℃~920℃；（3）轧制后的钢板以大于15℃/s冷速冷却至640℃~720℃进行卷取，卷取后空冷；（4）将得到的热轧坯料用稀盐酸酸洗去除氧化物；（5）采用50~80%冷轧压下率冷轧上述热轧坯料；（6）将冷轧坯料加热到940℃~1000℃，保温1min~20min后以15℃/s~20℃/s的速度冷却至780℃~830℃，再以大于30℃/s冷速冷却至200℃~350℃保温200s~1000s，最后缓冷到室温，得到所述的低屈强比超高强冷轧钢板。
2.如权利要求1所述的低屈强比超高强冷轧钢板，其特征在于，所述低屈强比超高强冷轧钢板的显微组织以面积百分比计：细小板条束状无碳化物贝氏体大于60%、残余奥氏体占10%~30%，其中，薄膜状的富碳残余奥氏体占总残余奥氏体的比例大于40%，其余为非常少量的回火马氏体。
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