CN107523668A - 一种无镀层变强度钢复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无镀层变强度钢复合材料，所述复合材料包括有一个高强度部分和一个低强度部分，以及位于高强度部分、低强度部分之间的过渡区，高强度部分采用全奥氏体区淬火和中温回火，中温回火获得具有二次硬化效果的显微组织；低强度部分在高强度部分的回火之后重新加热并淬火，即铁素体和奥氏体的临界区退火和淬火，获得铁素体和马氏体的双相钢。

Description

一种无镀层变强度钢复合材料
技术领域
本发明涉及钢铁冶金行业，特别涉及一种如权利要求1所述的变强度带钢复合材料及其热处理工艺。
技术背景
汽车的一些安全结构件（如A柱、B柱、C柱等）通常需要有碰撞吸能和抗变形保护的作用，变强度钢在热处理时需要分区域实施不同的工艺，目前钢铁制造业尚未有变强度带钢及其热处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以制造出包含一个低强度和一个高强度的变强度带钢。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种无镀层变强度钢复合材料，所述复合材料包括有一个高强度部分和一个低强度部分，以及位于高强度部分、低强度部分之间的过渡区，高强度部分采用全奥氏体区淬火和中温回火，中温回火获得具有二次硬化效果的显微组织；低强度部分在高强度部分的回火之后重新加热并淬火，即铁素体和奥氏体的临界区退火和淬火，获得铁素体和马氏体的双相钢。
高强度部分主要含有铁素体和块状马氏体，以及少量残余奥氏体分解形成的贝氏体和少量残余奥氏体，铁素体和马氏体中含有回火析出的碳化物颗粒，具有二次硬化钢的组织特征。
低强度部分含有以铁素体和岛状马氏体，以及少量残余奥氏体，具有铁素体和奥氏体的双相钢组织特征。
过渡区是热处理时低强度区实施再退火形成，过渡区含有铁素体、马氏体、珠光体、贝氏体，其中，部分马氏体和铁素体中有球化的碳化物析出，高强度区和低强度区之间界限为过渡区。
复合材料全宽度范围的首次淬火前的保温温度为820℃-860℃，保温时间≥10秒。
复合材料全宽度范围首次淬火后的温度为低于300℃；首次淬火后，在带钢高强度部分加热到250℃至550℃之间进行中温回火，回火时间≥15秒；低强度部分在带钢250℃至550℃的中温回火基础上继续加热，直至再次淬火前的保温温度到达720℃至820℃，达到保温温度后即可淬火。
低强度部分再次淬火后的温度低于300℃，在中温回火及之前，宽度方向的热处理工艺一致。
高强度部分的屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥800MPa，低强度部分的屈服强度加上BH2≤600MPa。
热轧带钢在冷轧后送入连续退火炉进行热处理，首先在带钢的全宽度上进行均匀的加热、保温、淬火、中温回火。在接近中温回火终了时，将带钢从宽度上分为两部分，一部分作为高强度部分冷却并结束热处理，另一部分作为低强度部分加热至双相区并淬火，本发明的低强度部分再次加热温度的起始温度是全宽度回火时的回火温度，有利于降低能耗。工艺流程如图1所示，工艺路径如图2所示。
本发明提供的变强度钢复合材料高强度部分的屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥800MPa。低强度部分的屈服强度加上BH2≤600MPa。化学成分满足要求：C≤0.25；Si≤2.2%；Mn≤3.0%；Cr+Mo≤1.4%；Nb+Ti≤0.2%。且Ceq采用如下计算式可以满足Ceq≤0.65%，因此该变强度钢具有良好的焊接性能。
本发明的高强度部分的淬火前保温为820℃至860℃，已经进入带钢的全奥氏体区。低强度部分淬火前的保温温度是720℃至820℃，为带钢的铁素体加奥氏体的双相区。
本发明的变强度钢具有复杂的显微组织。其中高强度部分具有二次硬化钢的组织特征，含有铁素体和块状马氏体，以及少量残余奥氏体分解形成的贝氏体和少量残余奥氏体等。低强度部分含有以铁素体和岛状马氏体为主，以及少量残余奥氏体等，低强度部分具有双相钢的组织特征。过渡区含有铁素体、马氏体、珠光体、贝氏体等，部分马氏体中有球化的碳化物析出。
采用本发明的热处理工艺可以制造含一个低强度和一个高强度的变强度带钢，该热处理工艺能耗小，便于批量的工业生产。生产的变强度钢的高强度部分抗拉强度≥800MPa，而低强度部分的屈服强度加上BH2≤600MPa。因此，在汽车制造中可以满足以门框为代表的零件对材料的变强度要求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明的变强度钢的热处理工艺路径图。
图3为高强度部分典型金相显微组织。
图4为高强度部分典型电子显微组织。
图5为低强度部分Lapera金相显微组织。
图6为低强度部分典型电子显微组织。
具体实施方式
下面结合所有附图对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例为：参见附图1至附图6，本实施例所述的一种无镀层变强度钢复合材料，所述复合材料由一个高强度部分和一个低强度部分，以及位于高强度部分和低强度部分之间的过渡区，强度沿带钢的宽度分布不同，不同强度区域的宽度范围可调。高强度部分采用全奥氏体区淬火和中温回火，中温回火的目的是获得具有二次硬化效果的显微组织。低强度部分在高强度部分的回火之后重新加热并淬火，即铁素体和奥氏体的临界区退火和淬火，目的是获得铁素体和马氏体的双相钢。
高强度部分主要含有铁素体和块状马氏体，以及少量残余奥氏体分解形成的贝氏体和少量残余奥氏体等，铁素体和马氏体中含有回火析出的碳化物颗粒。具有二次硬化钢的组织特征。
低强度部分含有以铁素体和岛状马氏体为主，少量残余奥氏体等。具有铁素体和奥氏体的双相钢组织特征。
强度过渡区是热处理时低强度区实施再退火造成的，该区域的组织复杂，主要含有铁素体、马氏体、珠光体、贝氏体等，部分马氏体和铁素体中有球化的碳化物析出，高强度区和低强度区之间界限即为过渡区。
通过对均匀材质、均匀厚度的冷轧带钢在连续热处理生产线进行热处理，低强度和高强度的宽度可通过热处理工艺设备进行调整。
复合材料全宽度范围的首次淬火前的保温温度为820℃至860℃，保温时间≥10秒。
复合材料全宽度范围首次淬火后的温度为低于300℃。首次淬火后，在带钢高强度部分加热到250℃至550℃之间进行中温回火，回火时间≥15秒。
低强度部分在带钢250℃至550℃的中温回火基础上继续加热，直至再次淬火前的保温温度到达720℃至820℃，达到保温温度后即可淬火。低强度部分再次淬火后的温度低于300℃。
在中温回火及之前，宽度方向的热处理工艺一致，带钢在中温回火后，低强度和高强度的宽度范围内实施了不同的热处理工艺。
复合材料化学成分满足要求：C≤0.25；Si≤2.2%；Mn≤3.0%；Cr+Mo≤1.4%；Nb+Ti≤0.2%。
高强度部分的屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥800MPa。低强度部分的屈服强度加上BH2≤600MPa。
具体如：选用冷轧带钢的原材料规格为厚度1.6mm，宽度为1500mm。
表1：带钢的化学成分如下
表2：在宽度为1000mm的带钢一侧实施如下热处理工艺方案（高强度）
注：为控制板型和表面质量，可适当投入光整延伸率。
表3：在宽度为500mm的带钢另一侧实施如下热处理工艺方案（低强度）
注：为控制板型和表面质量，可适当投入光整延伸率。
通过在以上成分的冷轧带钢上实施不同的热处理工艺后，可以得到如下表所示的机械性能变强度带钢。
表4：典型的机械性能
采用本发明的热处理工艺可以制造含一个低强度和一个高强度的变强度带钢，该热处理工艺能耗小，便于批量的工业生产。生产的变强度钢的高强度部分抗拉强度≥800MPa，而低强度部分的屈服强度加上BH2≤600MPa。因此，在汽车制造中可以满足以门框为代表的零件对材料的变强度要求。

Claims (8)

1.一种无镀层变强度钢复合材料，其特征在于：所述复合材料包括有一个高强度部分和一个低强度部分，以及位于高强度部分、低强度部分之间的过渡区，高强度部分采用全奥氏体区淬火和中温回火，中温回火获得具有二次硬化效果的显微组织；低强度部分在高强度部分的回火之后重新加热并淬火，即铁素体和奥氏体的临界区退火和淬火，获得铁素体和马氏体的双相钢。
2.根据权利要求1所述的一种无镀层变强度钢复合材料，其特征在于：高强度部分主要含有铁素体和块状马氏体，以及少量残余奥氏体分解形成的贝氏体和少量残余奥氏体，铁素体和马氏体中含有回火析出的碳化物颗粒，具有二次硬化钢的组织特征。
3.根据权利要求1所述的一种无镀层变强度钢复合材料，其特征在于：低强度部分含有以铁素体和岛状马氏体，以及少量残余奥氏体，具有铁素体和奥氏体的双相钢组织特征。
4.根据权利要求1所述的一种无镀层变强度钢复合材料，其特征在于：过渡区是热处理时低强度区实施再退火形成，过渡区含有铁素体、马氏体、珠光体、贝氏体，其中，部分马氏体和铁素体中有球化的碳化物析出，高强度区和低强度区之间界限为过渡区。
5.根据权利要求1所述的一种无镀层变强度钢复合材料，其特征在于：复合材料全宽度范围的首次淬火前的保温温度为820℃-860℃，保温时间≥10秒。
6.根据权利要求1所述的一种无镀层变强度钢复合材料，其特征在于：复合材料全宽度范围首次淬火后的温度为低于300℃；首次淬火后，在带钢高强度部分加热到250℃至550℃之间进行中温回火，回火时间≥15秒；低强度部分在带钢250℃至550℃的中温回火基础上继续加热，直至再次淬火前的保温温度到达720℃至820℃，达到保温温度后即可淬火。
7.根据权利要求1所述的一种无镀层变强度钢复合材料，其特征在于：低强度部分再次淬火后的温度低于300℃，在中温回火及之前，宽度方向的热处理工艺一致。
8.根据权利要求1所述的一种无镀层变强度钢复合材料，其特征在于：高强度部分的屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥800MPa，低强度部分的屈服强度加上BH2≤600MPa。
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