CN107354386A - 一种抗氢致延迟开裂的高强钢及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗氢致延迟开裂的高强钢及制备方法，属于高强钢技术领域。该高强钢质量百分比组成为：C：0.22～0.25％、Si：0.25～0.35％、Mn：1.2～1.4％、S：≤0.005％、P：≤0.02％、Al：0.02～0.05％、Ti：0.02～0.05％、Cr：0.11～0.2％、B：0.002～0.0035％、Nb：0.025～0.055％、N：N/(Ti+Nb)＝1/8～1/6、Fe:余量。该高强钢通过22MnB5钢添加微量Nb、N，形成Ti、Nb、N复合微合金化，使材料的组织中析出弥散分布的纳米级(<10nm)碳氮化物；该析出物可以形成氢陷阱，对氢起钉扎作用，抑制氢的扩散，使氢在基体中均匀分布，避免氢原子聚集成氢气团，从而使钢具有抗氢致延迟开裂的能力。本发明所述的钢还具有良好的力学性能，其屈服强度和韧性好于含铌量在该范围以外的同种材料。

Description

一种抗氢致延迟开裂的高强钢及制备方法
技术领域
本发明涉及高强钢技术领域，特别是指一种抗氢致延迟开裂的高强钢及制备方法。
背景技术
轻量化、低污染、高安全是新一代汽车所追求的目标，使得采用先进高强钢替代传统的低强度钢板成为必然。通过车身零件减薄和高强的合理匹配，不仅可以有效减轻车身重量，降低油耗，而且可以提高车型的安全性和舒适性。
目前，已开发的先进高强度钢有DP钢、TRIP钢、MS钢、高扩孔钢等。钢板热冲压成型技术是最近30多年发展、应用起来的一种新技术，作为一种获得超高强度冲压件的有效途径，在提升安全性能的同时实现了轻量化，正逐步应用于汽车零部件制造业。然而，热冲压用汽车高强度钢板在热冲压成形及相变之后，可能会出现氢致延迟开裂现象，这极大的降低了汽车用钢的安全性和使用寿命。
为避免钢板氢致延迟开裂的危害，国内外针对这一现象开展了许多研究，研究结果表明高强度钢中某些微合金元素(V、Ti)的适量添加是改善其延迟开裂抗力的一个重要途径。但目前关于Nb元素对氢致开裂作用的研究尚不多。
22MnB5钢是最为常用的热冲压汽车结构件用钢，其热冲压成型件抗拉强度可达到1500MPa以上，常用于汽车保险杠、横梁、A柱、B柱等对强度和安全性要求较高的部位。然而，随着材料强度的提高，其延迟断裂敏感性一般也增加，热冲压钢同其他高强度钢一样，钢中含有少量的氢时就可能发生延迟开裂，严重影响汽车的安全性。本研究就是根据现存缺点，通过添加微合金元素，提高材料的抗氢致延迟开裂能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗氢致延迟开裂的高强钢及制备方法。
该高强钢质量百分比组成为：C：0.22～0.25％、Si：0.25～0.35％、Mn：1.2～1.4％、S：≤0.005％、P：≤0.02％、Al：0.02～0.05％、Ti：0.02～0.05％、Cr：0.11～0.2％、B：0.002～0.0035％、Nb：0.025～0.055％、N：N/(Ti+Nb)＝1/8～1/6、Fe:余量。
按上述配比进行制备该高强钢的方法，包括如下步骤：
1)真空感应炉冶炼；
2)钢水浇铸成铸锭锻造成坯料；
3)将坯料加热至1200-1250℃保温1.0-1.5小时，然后进行热轧，热轧终轧温度为860-900℃，最后冷却到550-620℃卷取，炉冷至室温；
4)将步骤3)中轧制后的坯料酸洗后，冷轧成冷轧钢板。
该高强钢通过22MnB5钢添加微量Nb、N，形成Ti、Nb、N复合微合金化，使材料的组织中析出弥散分布的纳米级(<10nm)碳氮化物；该析出物可以形成氢陷阱，对氢起钉扎作用，抑制氢的扩散，使氢在基体中均匀分布，避免氢原子聚集成氢气团，从而使钢具有抗氢致延迟开裂的能力。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)本发明的高强钢经过添加微合金元素N和Nb处理后，材料的晶粒更为细小、强度和韧性提高。
(2)本发明的高强钢中有弥散分布的纳米级别碳氮化铌颗粒析出，尺寸小于10nm，能够对氢起钉扎作用，抑制氢的扩散，使氢在基体中弥散分布，避免氢原子聚集成氢气团，使高强钢具有良好的抗氢致延迟开裂能力。
附图说明
图1为本发明实施例的金相组织图，其中，(a)为比较例1金相组织图，(b)为实施例1金相组织图，(c)为实施例2的金相组织图；
图2为本发明实施例的TEM图，其中，(a)为比较例1的TEM图，(b)为实施例1的TEM图，(c)为实施例2的TEM图；
图3为本发明的高强钢中纳米析出相对氢钉扎作用机理示意图；
图4为拉伸试样尺寸；
图5为本发明实施例的冲击断口形貌，其中，(a)为比较例1的冲击断口形貌，(b)为实施例1的冲击断口形貌，(c)为实施例2的冲击断口形貌。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种抗氢致延迟开裂的高强钢及制备方法，该高强钢质量百分比组成为：C：0.22～0.25％、Si：0.25～0.35％、Mn：1.2～1.4％、S：≤0.005％、P：≤0.02％、Al：0.02～0.05％、Ti：0.02～0.05％、Cr：0.11～0.2％、B：0.002～0.0035％、Nb：0.025～0.055％、N：N/(Ti+Nb)＝1/8～1/6、Fe:余量。
采用本发明所述的经微合金化处理具有抗氢致延迟开裂能力的高强钢实施例以及比较例合金钢的化学成分的重量百分比见表1。本发明各实施例和比较例均按照以下步骤生产：
1)50KG真空感应炉冶炼；
2)钢水浇铸成铸锭锻造成厚度30mm×宽度160mm×长度的坯料；
3)锯切成厚度30mm×宽度160mm×长度70mm的坯料；
4)加热至1230℃保温1小时，然后热轧至厚度为2.8mm，热轧终轧温度约为880℃，冷却到600℃左右卷取，炉冷至室温；
5)酸洗后冷轧成厚度为1.2mm的冷轧钢板。
表1本发明实施例及比较例的化学成分(质量％)
成份 C％ Si％ Mn％ S％ P％ Al％ Ti％ Cr％ B％ Nb％ N％ Fe％
比较例1 0.25 0.32 1.2 0.005 0.009 0.047 0.03 0.17 0.0022 / 0.0038 余量
实施例1 0.238 0.33 1.16 0.004 0.009 0.040 0.031 0.160 0.0028 0.022 0.0085 余量
实施例2 0.233 0.33 1.18 0.005 0.009 0.042 0.033 0.166 0.0024 0.053 0.0120 余量
采用本发明所述的经微合金化处理具有抗氢致延迟开裂能力的高强钢以及比较例合金钢制造实验材料，将所取试样剪切成热处理样片，按照以下热处理工艺参数进行热成形：加热温度930℃，保温180s，开始水淬温度大于850℃，水淬。将实验钢加工成10×10×2mm的试样，顺次由400#砂纸打磨到2000#，然后用金刚石研磨膏进行机械抛光。抛光样品分别经3％硝酸酒精溶液和饱和苦味酸溶液浸蚀后，利用Olympus BC51M型光学显微镜观察金相组织(比较例1、实施例1和实施例2分别如图1(a)、(b)、(c)所示)、TEM图(比较例1、实施例1和实施例2分别如图2(a)、(b)、(c)所示)和晶粒平均尺寸。
对试样钢多个视场下的晶粒尺寸进行统计得出比较例1、实施例1和实施例2的平均尺寸如表2所示，可以看出，实施例试样钢平均晶粒尺寸小于10nm，明显小于比较例试样钢。这是由于添加微合金元素后，组织中弥散分布纳米析出相，可以阻止奥氏体晶粒长大，同时，固溶的铌可显著阻止形变奥氏体的再结晶从而细化奥氏体晶粒。图3显示了高强钢中纳米析出相对氢钉扎作用机理示意图。
采用本发明所述的试样钢及比较例试样钢的机械性能测试是在WDW-50型材料试验机上进行的，拉伸试样采用JIS13B试样。试样规格为如图4所示。试样厚度为1.2mm，宽度为20mm，使用50mm标距的引伸计进行拉伸获得热处理后试样的机械性能，实验结果如表2所示。对热处理后的试样加工成2.5×10×55mmV型缺口冲击试样进行室温冲击试验，冲击功如表2所示，对冲击断口用JEOL-6490型扫描电镜进行断口形貌观察，断口形貌如图5所示。
从实验结果可以得出：实施例1和实施例2的屈服强度及室温下冲击功明显高于比较例1，虽然三种试样的冲击断口均呈现韧窝状，但实施例1和实施例2的韧窝更为细小，塑韧性更好。以上性能提高是由微量合金元素的添加使得晶粒细化导致的。
表2本发明实施例及比较例的晶粒平均尺寸及机械性能
试样钢 晶粒尺寸/μm 冲击功/J 屈服强度/Mpa
比较例1 16.4 16.3 1049
实施例1 9.8 18.7 1085
实施例2 6.7 19.7 1090
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种抗氢致延迟开裂的高强钢，其特征在于：质量百分比组成为：C：0.22～0.25％、Si：0.25～0.35％、Mn：1.2～1.4％、S：≤0.005％、P：≤0.02％、Al：0.02～0.05％、Ti：0.02～0.05％、Cr：0.11～0.2％、B：0.002～0.0035％、Nb：0.025～0.055％、N：N/(Ti+Nb)＝1/8～1/6、Fe:余量。
2.根据权利要求1所述的抗氢致延迟开裂的高强钢的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)真空感应炉冶炼；
2)钢水浇铸成铸锭锻造成坯料；
3)将坯料加热至1200-1250℃保温1.0-1.5小时，然后进行热轧，热轧终轧温度为860-900℃，最后冷却到550-620℃卷取，炉冷至室温；
4)将步骤3)中轧制后的坯料酸洗后，冷轧成冷轧钢板。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110551877A (zh) * 2019-08-30 2019-12-10 唐山钢铁集团有限责任公司 抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法
CN111349856A (zh) * 2020-03-26 2020-06-30 邢台钢铁有限责任公司 一种超高强度锁铆铆钉用冷镦钢盘条及其制备方法
CN111500944A (zh) * 2020-06-09 2020-08-07 首钢集团有限公司 一种高屈服强度低氢脆敏感性的热成形钢及其制备方法
CN115533116A (zh) * 2022-09-19 2022-12-30 华东理工大学 一种多组元合金复合材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101275200A (zh) * 2008-05-21 2008-10-01 钢铁研究总院 一种热成型马氏体钢
JP2013213242A (ja) * 2012-03-30 2013-10-17 Kobe Steel Ltd 耐水素誘起割れ性に優れた鋼板およびその製造方法
CN103361560A (zh) * 2013-07-03 2013-10-23 首钢总公司 一种冷轧热成型钢板及其生产方法
CN103966524A (zh) * 2013-01-24 2014-08-06 中国石油天然气集团公司 一种抗硫化物应力开裂的油管和套管及其制造方法
CN105102657A (zh) * 2013-03-29 2015-11-25 杰富意钢铁株式会社 钢材及氢用容器、以及它们的制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101275200A (zh) * 2008-05-21 2008-10-01 钢铁研究总院 一种热成型马氏体钢
JP2013213242A (ja) * 2012-03-30 2013-10-17 Kobe Steel Ltd 耐水素誘起割れ性に優れた鋼板およびその製造方法
CN103966524A (zh) * 2013-01-24 2014-08-06 中国石油天然气集团公司 一种抗硫化物应力开裂的油管和套管及其制造方法
CN105102657A (zh) * 2013-03-29 2015-11-25 杰富意钢铁株式会社 钢材及氢用容器、以及它们的制造方法
CN103361560A (zh) * 2013-07-03 2013-10-23 首钢总公司 一种冷轧热成型钢板及其生产方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110551877A (zh) * 2019-08-30 2019-12-10 唐山钢铁集团有限责任公司 抗拉强度1700MPa级热成形钢带及其生产方法
CN111349856A (zh) * 2020-03-26 2020-06-30 邢台钢铁有限责任公司 一种超高强度锁铆铆钉用冷镦钢盘条及其制备方法
CN111500944A (zh) * 2020-06-09 2020-08-07 首钢集团有限公司 一种高屈服强度低氢脆敏感性的热成形钢及其制备方法
CN115533116A (zh) * 2022-09-19 2022-12-30 华东理工大学 一种多组元合金复合材料及其制备方法

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