CN106636931B

CN106636931B - 一种含δ-铁素体的TRIP钢的制备方法

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Publication number: CN106636931B
Application number: CN201611262438.2A
Authority: CN
Inventors: 赵征志; 梁驹华; 张才华; 梁江涛; 康涛; 袁洪涛; 唐荻; 赵爱民; 苏岚
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2018-05-18
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN106636931A

Abstract

本发明公开了一种含δ‑铁素体的TRIP钢的制备方法，属于汽车用高强钢技术领域。一种含δ‑铁素体的TRIP钢及其制备方法，化学成分质量百分比为：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％，其余为Fe和不可避免的杂质。制备方法包括热轧、感应加热、超快冷、热处理。本发明钢组织中含有δ‑铁素体，改善了焊接性能。成分设计时提高了Al含量，获得高延伸率的同时降低了钢的密度，有效实现了轻量化。本发明钢的成品组织为α‑铁素体、δ‑铁素体、贝氏体、薄膜态残留奥氏体(或马奥岛)，残留奥氏体的体积百分数为11.31‑13.39％。钢的屈服强度为486‑516MPa，抗拉强度为729‑799MPa，延伸率为28.2‑29.8％，强塑积为20.6‑23.8GPa·％。

Description

一种含δ-铁素体的TRIP钢的制备方法

技术领域

本发明属于汽车用高强钢技术领域，特别涉及一种含δ-铁素体的TRIP钢的制备方法。

背景技术

近年来，世界汽车保有量与日俱增，以越来越大的影响力改变着人们的工作与生活。双相(DP)钢、复相钢(CP)、相变诱发塑性钢(TRIP)和马氏体钢(MART)等在汽车上的应用，使得汽车朝着轻量化、节能环保、安全舒适、低成本的方向迈进。

TRIP钢组织中含有残留奥氏体，塑性变形时，残留奥氏体会产生应变硬化，诱发马氏体形核，发生马氏体相变，使局部硬度得到提高，同时变形进一步向周围组织转移，颈缩延迟，随着相变的不断发展，使材料获得很高的塑性。故TRIP钢应用于汽车结构件和安全件时，可以提高汽车碰撞时的能量吸收，提高汽车安全系数。

传统TRIP钢以C-Si-Mn体系为主。为了获得更高的强度，人们提出了微合金TRIP钢概念，在其成分中单独或复合添加Nb、V、Ti、Cr、Mo等微合金元素。

上海大学张梅等人开发了一种TRIP钢，其化学成分为0.34％C-1.75％Mn-0.46％Si-0.055％P-1.32％Al-0.033％V-0.12％Ti，这种钢强度高达980MPa，延伸率大于20％。

申请号2012104086360公开了一种TRIP钢板及其制备方法，公开的成分为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％。显微组织组成为：铁素体10～80％，残留奥氏体3～20％，马氏体0～20％，其余为贝氏体。

申请号2011102808048公开了一种1000MPa级以上的TRIP钢及其制备方法，公开的成分为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％。其抗拉强度高达1000MPa。

TRIP钢的优点为强度高，延性大。缺点为合金成本高，尤其是碳当量高，从而导致焊接性差，有的成分中Si含量高，会使得钢板热轧时表面严重氧化，后续涂镀时湿润性变差涂镀困难，严重影响钢板表面质量。有的甚至在组织中引入过多体积分数的马氏体以牺牲一定量的延伸率来提高抗拉强度，从而失去了钢的最佳强塑平衡。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种含δ-铁素体的TRIP钢及其制备方法。从成分上降低Si含量来解决涂镀和表面质量问题。提高了铁素体稳定元素Al的含量，在组织中引入δ-铁素体，使得焊接时熔核区可能为铁素体+δ-铁素体+马氏体组织，从而提高了焊接韧性，改善了焊接性能。另外，提高Al含量有利于获得更高的延伸率。并且Al含量的添加可以有效降低TRIP钢的密度，更加有效地实现了轻量化。本发明钢的成品组织为α-铁素体、δ-铁素体、贝氏体、薄膜态残留奥氏体。

本发明涉及一种含δ-铁素体的TRIP钢及其制备方法，其特征在于，所述δ-铁素体TRIP钢的化学成分(质量百分比，％)为：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％，其余为Fe和不可避免的杂质。

一种含δ-铁素体的TRIP钢的制备方法，其特征在于，将化学成分(质量百分比，％)为：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％，其余为Fe和不可避免的杂质的铸坯作为热轧原料，具体制备步骤如下：

(1)铸坯加热、粗轧、板卷箱卷取、感应加热、精轧、超快冷、卷取，得到热轧钢带。

(2)将热轧钢带进行热处理，然后快速冷却、卷取、保温坑缓冷、自然冷却后得到成品钢带。

上述含δ-铁素体的TRIP钢及其制备方法，其特征在于，步骤(1)中的铸坯加热温度为1100-1200℃，保温时间为40min-90min，热轧粗轧道次为2道次；粗轧后进入板卷箱感应加热，感应加热温度为1000-1100℃，保温时间为5-30min；然后快速精轧，精轧过程开启带钢边部加热装置，精轧终轧温度为900-1000℃；精轧后进入超快冷，冷却速度为150-300℃/s，将钢带冷却到≤300℃后卷取，得到厚度为2-3mm的热轧钢带。

上述含δ-铁素体的TRIP钢及其制备方法，其特征在于，所述制备步骤(2)中的热处理过程为，将钢带加热到750-950℃，保温1-5min，然后快速冷却至390-480℃，卷取，放入保温坑缓冷至200℃以下后，自然冷却至室温。

优选地，铸坯加热温度为1150℃，保温0.5-1h；粗轧后进入板卷箱感应加热，感应加热温度为1050±20℃，保温时间为8-15min。

优选地，精轧过程的终轧温度为950±20℃，精轧后超快冷的冷却速度为200-300℃/s，将钢带冷却到150-200℃卷取。

优选地，钢带热处理过程中，将钢带加热到800-900℃，保温2-3min，然后快速冷却到400-450℃卷取。

得到的本发明钢的屈服强度为486-516MPa，抗拉强度为729-799MPa，延伸率为28.2-29.8％，强塑积为20.6-23.8GPa·％，组织为α-铁素体、δ-铁素体、贝氏体、薄膜状残留奥氏体，残留奥氏体的体积百分数为11.31-13.39％。

具体实施方式

下面通过实施例和对比例对本发明进行详细阐述。

实施例1

铸坯化学成分质量百分数为C：0.25％，Si：0.62％，Mn：2.2％，Alt：3.15％，P：0.006％，S+N：0.007％，其余为Fe和不可避免的杂质。

将铸坯在1150℃加热，保温1h后进行2道次粗轧；粗轧后进入板卷箱感应加热，感应加热温度为1050℃，保温时间为10min；然后快速精轧，精轧过程开启带钢边部加热装置，精轧终轧温度为950℃；精轧后进入超快冷，冷却速度为220℃/s，将钢带冷却到280℃后卷取，得到厚度为2.5mm的热轧钢带。随后将热轧钢带进行热处理，加热到800℃保温2min后快速冷却至400℃，卷取，然后放入保温坑缓冷至200℃，取出自然冷却至室温。关键工艺参数如表1所示，成品力学性能及组织如表2所示。

实施例2

铸坯化学成分质量百分数为C：0.26％，Si：0.81％，Mn：2.4％，Alt：2.97％，P：0.007％，S+N：0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。采取与实施例1相同的制备步骤，工艺参数如表1所示，表1中未列出工艺参数与实施例1相同。成品力学性能及组织如表2所示。

实施例3

铸坯化学成分与实施例1相同。采取与实施例1相同的制备步骤，工艺参数如表1所示，表1中未列出工艺参数与实施例1相同。成品力学性能及组织如表2所示。

实施例4

铸坯化学成分质量百分数为C：0.28％，Si：0.52％，Mn：2.0％，Alt：3.43％，P：0.005％，S+N：0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质。采取与实施例2相同的制备步骤，工艺参数如表1所示，表1中未列出工艺参数与实施例1相同。成品力学性能及组织如表2所示。

对比例1

铸坯化学成分与实施例4相同。采取与实施例4相同的制备工艺步骤，唯一不同之处在于对比例1的热处理温度为750℃，成品力学性能及组织如表2所示。

对比例2

化学成分与实施例1和实施例3相同。采取与实施例3相同的制备步骤，工艺参数基本与实施例相同，唯一不同在于对比例1的热处理制度为950℃保温3min，具体见表1所示，成品力学性能见表2所示。

对比例3

铸坯化学成分质量百分数为C：0.22％，Si：1.5％，Mn：1.5％，Alt：0.5％，P、N、S按常规冶炼含量控制，其余为Fe和不可避免的杂质。加热到1200℃，保温1h，然后进行常规热轧，热轧终轧温度850℃，轧后采用“水冷+空冷+水冷”三段式冷却控制，首先将钢带冷却到700-800℃的铁素体转变温度区，保温10-15s，然后冷却至400℃的贝氏体转变温度，卷取后缓冷至室温。成品力学性能见表2所示。

表1、实施例及对比例的关键工艺参数

表2、实施例及对比例的成品力学性能及组织

结合本发明实施例和对比的化学成分、制备工艺、力学性能可以得出：

本发明所有实施例的化学成分不同，制备工艺温度控制各有差别，但从力学性能看，整体较好，屈服强度为486-516MPa，抗拉强度为729-799MPa，延伸率为28.2-29.8％，强塑积为20.6-23.8GPa·％，组织为α-铁素体、δ-铁素体、贝氏体、薄膜状残留奥氏体，残留奥氏体的体积百分数为11.31-13.39％。

化学成分相同的实施例1、实施例2、对比例2相比较可以看出：热处理温度在800-900℃范围内可以获得更高的延伸率和残留奥氏体体积百分数，热处理温度升高至950℃的对比例2延伸率明显下降，残留奥氏体体积分数仅为8.64％。

化学成分相同的实施例4、和对比例1相比可以看出：热处理温度降低至750℃的对比例1，其延伸率微22.8％，明显低于实施例4的28.9％，残留奥氏体体积分数下降明显，仅为7.41％，强塑积较低。

化学成分区别于本发明，且制备工艺为传统热轧工艺的对比例3，尽管采用了较为先进的三段式冷却控制工艺，获得了629MPa的抗拉强度，但延伸率相比本发明大大降低，仅为24.1％，从而导致其强塑积下降。获得的组织为多边形铁素体、贝氏体、块状残留奥氏体。残留奥氏体体积分数仅为7.2％，且块状的形态相比薄膜状而言很不稳定，不利于TRIP效益。

最后所应说明的是，以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并非用于限制本发明，凡在本发明技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种含δ‐铁素体的TRIP钢的制备方法，其特征在于，所述含δ‐铁素体的TRIP钢的化学成分质量百分比为：C：0.24-0.28％，Si：0.5-1.0％，Mn：1.8-2.5％，Al：2.9-3.7％，P≤0.01％，S+N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质；

具体制备步骤如下：

(1)铸坯加热、粗轧、板卷箱卷取、感应加热、精轧、超快冷、卷取，得到热轧钢带；

(2)将热轧钢带进行热处理，然后快速冷却、卷取、保温坑缓冷、自然冷却后得到成品钢带；

所述制备步骤(1)中的铸坯加热温度为1100-1200℃，保温时间为0.5-2h，热轧粗轧道次为2道次；粗轧后进入板卷箱感应加热，感应加热温度为1000-1100℃，保温时间为5-30min；然后快速精轧，精轧过程开启带钢边部加热装置，精轧终轧温度为900-1000℃；精轧后进入超快冷，冷却速度为150-300℃/s，将钢带冷却到≤300℃后卷取，得到厚度为2-3mm的热轧钢带；

所述制备步骤(2)中的热处理过程为，将钢带加热到750‐950℃，保温1‐5min，然后快速冷却至390‐480℃，卷取，放入保温坑缓冷至200℃以下后，自然冷却至室温；

所述成品钢带的屈服强度为486-516MPa，抗拉强度为729-799MPa，延伸率为28.2-29.8％，强塑积为20.6-23.8GPa·％，组织为α-铁素体、δ‐铁素体、贝氏体、薄膜状残留奥氏体，残留奥氏体的体积百分数为11.31‐13.39％。

2.如权利要求1所述的一种含δ‐铁素体的TRIP钢的制备方法，其特征在于，铸坯加热温度为1150℃，保温40min‐90min；粗轧后进入板卷箱感应加热，感应加热温度为1050±20℃，保温时间为8‐15min。

3.如权利要求1所述的一种含δ‐铁素体的TRIP钢的制备方法，其特征在于，精轧过程的终轧温度为950±20℃，精轧后超快冷的冷却速度为200‐300℃/s，将钢带冷却到150‐200℃卷取。

4.如权利要求1所述的一种含δ‐铁素体的TRIP钢的制备方法，其特征在于，钢带热处理过程中，将钢带加热到800‐900℃，保温2‐3min，然后快速冷却到400‐450℃卷取。