CN105986175B

CN105986175B - 高强度高延展性钢材的制造方法

Info

Publication number: CN105986175B
Application number: CN201510092613.7A
Authority: CN
Inventors: 涂睿帆; 杨国政; 蔡明钦; 蒋龙仁; 张志溥; 陈志庆; 欧志鸿
Original assignee: China Steel Corp
Current assignee: China Steel Corp
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2018-01-16
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: CN105986175A

Abstract

本发明涉及一种高强度高延展性钢材的制造方法，该方法包括以下步骤：(a)提供合金钢材，该合金钢材的组成包括3‑8wt%锰、2‑4wt%铝、0.1‑2wt%硅、0.3‑0.8wt%碳及其余的铁和不可避免的杂质；(b)热轧该合金钢材，以使该合金钢材的显微组织包含奥氏体铁、贝氏体铁及马氏体铁；(c)对热轧后的该合金钢材进行退火处理，以使该合金钢材的贝氏体铁和马氏体铁组织分解成铁素体和奥氏体铁组织；(d)冷轧退火后的该合金钢材；以及(e)对冷轧后的该合金钢材进行退火处理，以制得具有50至70%残余奥氏体铁相的高强度高延展性钢材。

Description

高强度高延展性钢材的制造方法

技术领域

本发明涉及一种钢材的制造方法，特别涉及一种高强度高延展性钢材的制造方法。

背景技术

近年来为因应节能减碳的需求，汽车工业界致力于减轻车体的重量，以降低油耗达到节能减碳的目的。

现有减轻车体重量的有效途径是薄化车体用钢板的厚度，然而在薄化钢板的厚度时，却又不能牺牲车体的安全性，因此，车用钢板的强度及延展性势必要进一步提升。

过去几年钢铁业发展出所谓第一代（1st generation）及第二代（2ndgeneration）高强度车用钢板钢材（advanced high strength steel, AHSS）。第一代高强度车用钢板钢材主要是指相变诱导塑性钢（TRIP steels），其拉伸强度约在600至1000 MPa之间，而延伸率则在20至40%之间，强延积（即拉伸强度与延伸率的乘积）小于20 GPa%。由于相变诱导塑性钢的拉伸强度与延伸率低于汽车工业界的需求，于是有第二代高强度车用钢板钢材的开发。

第二代高强度车用钢板钢材主要是指孪晶诱导塑性钢（TWIP steels），属于高锰合金钢，其锰含量约在20-30wt%之间。孪晶诱导塑性钢有极佳的强度，其拉伸强度约在600至1100 MPa之间，而延伸率可维持在60至95%之间，以致强延积可高达60 GPa%。虽然孪晶诱导塑性钢已发展近10年，但却仍未能被汽车工业界所接受的主因是其所需锰含量太高，不符合商业成本考虑。

综上所述，由于第一代高强度车用钢板钢材的强延积过低无法满足车用钢板性质需求及第二代高强度车用钢板钢材的锰合金用量太高无法满足商业需求，因此，汽车工业界已转向第三代高强度车用钢板钢材的开发。

参阅图1，其是显示第三代高强度车用钢板钢材的性质目标区坐落范围图。如图1所示，第三代高强度车用钢板钢材的强延积约在30至50 GPa%的范围。

然而，由于汽车工业界对于第三代高强度车用钢板钢材的制造方法尚处开发阶段。因此，有必要提供新颖且具创造性的高强度高延展性钢材的制造方法，以制作出符合或优于第三代高强度车用钢板钢材性质需求的钢材。

发明内容

本发明提供一种高强度高延展性钢材的制造方法，包括以下步骤：(a)提供合金钢材，该合金钢材的组成包括3-8wt%锰、2-4wt%铝、0.1-2wt%硅、0.3-0.8wt%碳及其余的铁和不可避免的杂质；(b)热轧该合金钢材，以使该合金钢材的显微组织包含奥氏体铁、贝氏体铁及马氏体铁；(c)对热轧后的该合金钢材进行退火处理，以使该合金钢材的贝氏体铁和马氏体铁组织分解成铁素体和奥氏体铁组织；(d)冷轧退火后的该合金钢材；以及(e)对冷轧后的该合金钢材进行退火处理，以制得具有50至70%残余奥氏体铁相的高强度高延展性钢材。

本发明利用钢材合金设计、轧延控制及退火处理，可制作出拉伸强度1108 MPa、延伸率62%及强延积为69 GPa%的高强度高延展性钢材，且钢材的性质明显优于第三代高强度车用钢板钢材的性质需求。

为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明所述目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1显示第三代高强度车用钢板钢材的性质目标区坐落范围图；

图2显示本发明高强度高延展性钢材的制造方法流程图；和

图3显示发明实施例5的钢材拉伸强度-延伸率曲线图。

具体实施方式

图2显示本发明高强度高延展性钢材的制造方法流程图。参阅图2的步骤S21，提供合金钢材，该合金钢材的组成包括3-8wt%锰、2-4wt%铝、0.1-2wt%硅、0.3-0.8wt%碳及其余的铁和不可避免的杂质。

参阅步骤S22，热轧该合金钢材，以使该合金钢材的显微组织包含奥氏体铁、贝氏体铁及马氏体铁。优选地，热轧完轧温度大于等于850℃。

参阅步骤S23，对热轧后的该合金钢材进行退火处理，以使该合金钢材的贝氏体铁和马氏体铁组织分解成铁素体和奥氏体铁组织。优选地，退火温度为650至750℃，而退火时间为30至120分钟。

在本实施例中，经由退火处理可使该合金钢材拥有接近等轴的极细晶铁素体，其有助于钢材的均匀变形及拉伸强度的提升。

参阅步骤S24，冷轧退火后的该合金钢材。优选地，冷轧裁减率为25至50%。

参阅步骤S25，对冷轧后的该合金钢材进行退火处理，以制得具有50至70%残余奥氏体铁相的高强度高延展性钢材。优选地，退火温度为650至750℃，而退火时间为30至120分钟。此外，该高强度高延展性钢材的拉伸强度(TS)与延伸率(El)满足以下关系式：

TS[MPa]=700+(M×30)+{50/(CR%×100)}+(730-T)

El[%]=30+(CR%×0.6)+{[(t/30)-1]×10}-|700-T|×0.5

其中M为锰含量(wt%)，CR%为冷轧裁减率，T为退火温度(℃)，t为退火时间(分钟)。

现以下列实施例详细说明本发明，但并不意味着本发明仅局限于这些实施例所揭示的内容。

参阅表1，其列出发明实施例1～5与比较例1～2的钢材实验结果。比较例1～2的冷轧裁减率为0%，退火温度为700℃，而退火时间分别为30分钟和60分钟。发明实施例1～3的冷轧裁减率为25%，退火时间为30分钟，而退火温度分别为650℃、700℃和730℃。发明实施例4～5的冷轧裁减率为50%，退火时间为30分钟，而退火温度分别为675℃和700℃。

表1. 发明实施例1～5和比较例1～2的钢材实验结果

表1的结果显示比较例1～2的拉伸强度(TS)均未达到1000 MPa，而发明实施例1～5的拉伸强度(TS)均高于1000 MPa。

参阅图3，其是显示发明所述例5的钢材拉伸强度-延伸率曲线图。图3及表1的结果显示发明实施例5的钢材延伸率(El)高达62%，且其强延积也高达69 GPa%，明显优于第三代高强度车用钢板钢材的性质需求。

上述实验结果证明本发明利用钢材合金设计、轧延控制及退火处理，确实可制作出高拉伸强度、高延伸率及高强延积的钢材。

上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，并非限制本发明，因此本领域技术人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利范围应如后述的权利要求书所列。

符号说明

S21~S25 步骤。

Claims

1.一种高强度高延展性钢材的制造方法，包括以下步骤：

(a)提供合金钢材，该合金钢材的组成包括3-8wt％锰、2-4wt％铝、0.1-2wt％硅、0.3-0.8wt％碳及其余的铁和不可避免的杂质；

(b)热轧该合金钢材，以使该合金钢材的显微组织包含奥氏体铁、贝氏体铁及马氏体铁；

(c)对热轧后的该合金钢材进行退火处理，以使该合金钢材的贝氏体铁和马氏体铁组织分解成铁素体和奥氏体铁组织；

(d)冷轧退火后的该合金钢材；以及

(e)对冷轧后的该合金钢材进行退火处理，以制得具有50至70％残余奥氏体铁相的高强度高延展性钢材，

其中步骤(d)的冷轧裁减率为25至50％。

2.如权利要求1的高强度高延展性钢材的制造方法，

其中步骤(b)的热轧完轧温度大于等于850℃。

3.如权利要求1的高强度高延展性钢材的制造方法，

其中步骤(c)的退火温度为650至750℃。

4.如权利要求1的高强度高延展性钢材的制造方法，

其中步骤(c)的退火时间为30至120分钟。

5.如权利要求1的高强度高延展性钢材的制造方法，

其中步骤(e)的退火温度为650至750℃。

6.如权利要求1的高强度高延展性钢材的制造方法，

其中步骤(e)的退火时间为30至120分钟。

7.如权利要求1的高强度高延展性钢材的制造方法，

其中步骤(e)的高强度高延展性钢材的拉伸强度(TS)与延伸率(El)满足以下关系式：

TS[MPa]＝700+(M×30)+{50/(CR％×100)}+(730-T)

El[％]＝30+(CR％×0.6)+{[(t/30)-1]×10}-|700-T|×0.5

其中M为锰含量(wt％)，CR％为冷轧裁减率，T为退火温度(℃)，t为退火时间(分钟)。