CN105441796B - 具有高强塑积twip钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有高强塑积TWIP钢，其特征在于化学成分按重量百分比计为：C：0.8％～1.2％，Si：0.1％～0.5％，Mn：14％～22％，P：≤0.02％，S:≤0.03％，Al：4.0％～6.0％，Ce：0.06％～0.2％，Bi：0.05％～0.4％余量为Fe和不可避免的杂质，抗拉强度大于900MPa，延伸率大于50％，强塑积大于50GPa％。
Description
技术领域
本发明属于汽车用钢制造领域，涉及一种强塑积大于50GPa％的高强塑积TWIP钢板及其制造方法。
背景技术
当前，汽车工业的发展趋势是节能、减重、环保和提高安全性，高强汽车用钢的使用能够满足汽车工业的减重和提高安全性的需要。然而，传统汽车用钢的成形性能随着强度的提高而下降，这一点将严重限制了高强汽车用钢的应用。新一代汽车用钢TWIP钢，以其高强度、高伸长率、高强塑积的特点吸引了各大钢铁公司和汽车厂家的关注。
CN 102011052 A公开了一种孪晶诱导塑性钢板的制备方法，其不足之处在于C含量过低、Mn含量过高，导致合金成本高；采用铸轧工艺，在工业生产过程中易发生断带事故。
CN 101956134 A公开了一种高强度、高塑性含铜高碳TWIP钢及其制备工艺，其不足之处在于Cu含量过高，在热轧过程中易发生开裂；采用电炉冶炼和模铸生产方式，生产成本高。
CN 101649412A公开了一种具有优良力学性能的高锰钢及其制备方法，其不足之处在于钢中没有添加Si、Al等脱氧元素，易导致钢中氧含量超标，降低钢板质量。
US 2010/0012233 A1公开了一种超高强度TWIP钢板及其制备方法，不足之处在于C含量过低，为了保证TWIP效应，必然导致Mn含量过高，导致钢板成本过高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的缺陷，提供一种具有高强塑积TWIP钢及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种具有高强塑积TWIP钢，其特征在于化学成分按重量百分比计为：C：0.8％～1.2％，Si：0.1％～0.5％，Mn：14％～22％，P：≤0.02％，S:≤0.03％，Al：4.0％～6.0％，Ce：0.06％～0.2％，Bi：0.05％～0.4％余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明合金设计的理由如下：
C：C元素是钢中成本最低、稳定效果最好的奥氏体稳定元素，同时具有良好的固溶强化效果。C元素含量过低，会降低钢的强度和奥氏体的稳定性；C元素含量过高，容易在晶界处析出渗碳体，降低钢的性能。因此，C元素含量的范围为0.8％～1.2％。
Mn：Mn元素是钢中的奥氏体稳定元素。Mn元素含量过低，会导致钢板发生马氏体相变，降低钢板的塑性；Mn元素含量过高，会导致钢板成本上升，伸长率下降。因此，Mn元素含量的范围为14％～22％。
Si：Si元素能够强烈的降低奥氏体的层错能，同时起到固溶强化的作用。Si元素含量过低，起不到降低层错能的作用；Si元素含量过高，会降低钢板的表面质量。
Al：Al元素可以有效的提高钢板的层错能，抑制马氏体相变。Al元素含量过低，起不到抑制马氏体相变的作用；Al元素含量过高，会导致连铸生产困难。
Ce：Ce元素作用是起到细化晶粒，使硫化物球化和清洁晶界，提高钢板性能的作用。
Bi：Bi元素在钢中主要分布在晶界和晶粒内部，起到提高钢板强度，减小碳、氧等元素在钢板晶界上的扩散速率，减少脱碳和氧化现象，提高钢板表面质量和力学性能。
P：P元素是钢中的有害元素，其含量越低越好。
S：S元素是钢中的有害元素，其含量越低越好。
一种具有高强塑积TWIP钢的制备方法，包括转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗冷轧、连续退火，其特征在于：所述转炉冶炼为钢水温度在1530℃～1650℃之间；所述连铸采用ASP中薄板坯连铸连轧，浇铸温度在1350～1500℃，连铸坯厚度在120～180mm之间；所述热连轧为铸坯入炉温度在400～700℃之间，加热温度在1100～1250℃之间，开轧温度在1000～1150℃之间，终轧温度在850℃以上，卷曲温度在300～700℃之间，热轧卷板厚度在2～6mm之间；所述酸洗冷轧为冷轧前TWIP钢卷通过酸液去除表面的氧化铁片，进行冷轧，冷轧压下率为30％～80％；所述连续退火为退火温度在700～900℃之间，退火时间在2～15min之间，冷却速率大于20℃/s。
通过上述方法可以得到抗拉强度大于900MPa，延伸率大于50％，强塑积大于50GPa％的热轧或冷轧TWIP钢板或钢卷。
本发明的钢材原含有最少为0.06％的稀土Ce，稀土Ce可以有效地提高材料的伸长率和抗延迟断裂性能。本发明钢材含有少量的Bi，具有提高钢板表面质量，提高钢板强度和伸长率的作用。本发明采用转炉冶炼、中薄板坯连铸连轧、酸洗冷轧、连续退火的生产工艺，在传统的产线上能够实现TWIP钢的工业化生产，具有成本低，不需要添加新的生产设备，生产工艺稳定的优点。生产的热轧和冷轧TWIP钢卷(或钢板)具有高强度、高伸长率、高强塑积的特点。该钢种适用于制造汽车结构件、安全件、防撞件等以及其它特殊用途的产品。
具体实施方式
以下用实施例对本发明进行更详细的描述，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何的限制。
实施例1～8，
表1中列出了实施例的化学成分，表2列出了实施例的热轧工艺参数，表3列出了实施例冷轧和连退的工艺参数，表4给出了实施例的力学性能。
表1实施例的化学成分，wt％
| 钢号 | C | Si | Mn | P | S | Al | Ce | Bi |
| A1 | 0.8 | 0.3 | 18 | 0.008 | 0.01 | 4.0 | 0.1 | 0.08 |
| A2 | 1.0 | 0.4 | 16 | 0.008 | 0.01 | 2.0 | 0.15 | 0.12 |
| A3 | 0.9 | 0.3 | 21 | 0.008 | 0.01 | 4.5 | 0.08 | 0.18 |
| A4 | 1.2 | 0.2 | 16 | 0.008 | 0.01 | 4.8 | 0.1 | 0.22 |
| A5 | 0.9 | 0.1 | 17 | 0.008 | 0.01 | 5.2 | 0.08 | 0.17 |
| A6 | 0.9 | 0.2 | 19 | 0.007 | 0.006 | 5.6 | 0.16 | 0.28 |
| A7 | 1.1 | 0.5 | 17 | 0.01 | 0.013 | 5.6 | 0.15 | 0.24 |
| A8 | 1.2 | 0.3 | 15 | 0.01 | 0.015 | 6.0 | 0.08 | 0.32 |
表2实施例的热轧工艺
| 加热温度、℃ | 开轧温度、℃ | 终轧温度、℃ | 卷曲温度、℃ | |
| B1 | 1250 | 1150 | 930 | 700 |
| B2 | 1250 | 1130 | 910 | 650 |
| B3 | 1230 | 1100 | 890 | 600 |
| B4 | 1230 | 1080 | 870 | 550 |
| B5 | 1200 | 1050 | 850 | 500 |
| B6 | 1170 | 1080 | 890 | 450 |
| B7 | 1130 | 1020 | 870 | 400 |
| B8 | 1100 | 1000 | 850 | 300 |
表3实施例的冷轧工艺
表4实施例的力学性能
Claims (2)
1.一种具有高强塑积TWIP钢，其特征在于化学成分按重量百分比计为：C：0.8％～1.2％，Si：0.1％～0.5％，Mn：14％～22％，P：≤0.02％，S:≤0.03％，Al：4.0％～6.0％，Ce：0.06％～0.2％，Bi：0.05％～0.4％，余量为Fe和不可避免的杂质，抗拉强度大于900MPa，延伸率大于50％，强塑积大于50GPa％。
2.一种权利要求1所述的具有高强塑积TWIP钢的制备方法，包括转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗冷轧、连续退火，其特征在于：所述转炉冶炼为钢水温度在1530℃～1650℃之间；所述连铸采用ASP中薄板坯连铸连轧，浇铸温度在1350～1500℃，连铸坯厚度在120～180mm之间；所述热连轧为铸坯入炉温度在400～700℃之间，加热温度在1100～1250℃之间，开轧温度在1000～1150℃之间，终轧温度在850℃以上，卷曲温度在300～700℃之间，热轧卷板厚度在2～6mm之间；所述酸洗冷轧为冷轧前TWIP钢卷通过酸液去除表面的氧化铁片，进行冷轧，冷轧压下率为30％～80％；所述连续退火为退火温度在700～900℃之间，退火时间在2～15min之间，冷却速率大于20℃/s。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |