CN109518092A - 高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧trip钢及制备方法 - Google Patents

高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧trip钢及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢及其制备方法，属于钢铁材料制造领域。采用下述化学成分的坯料进行热轧：C 0.18～0.22％、Mn 1.3～1.7％、Al 0.8～1.2％、Si 0.3～0.7％、Nb 0.023～0.027％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。经过控制轧制工序、控制冷却工序和在线热处理工序，即可得到所述的热轧TRIP钢。其中，在线热处理工序为：将控制冷却工序得到的钢板放置在箱式电阻炉中，保温温度430～470℃，保温时间10～30min，然后取出空冷至室温。本发明利用热轧和在线热处理的生产方式获得，生产流程简单，等温时间较短，有效地提高生产效率。

Description

高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢及制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢及其制备方法，属于钢铁材料制造领域。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，为了满足对汽车钢节能性和安全性的要求，先进高强钢的发展受到广泛的关注。其中，TRIP钢可以用作汽车结构件，在不损失防撞击能力的情况下能够减低车身的重量，实现汽车钢轻量化的目标。典型TRIP钢的显微组织由铁素体、贝氏体和残余奥氏体组成。在变形过程中，残余奥氏体会发生马氏体转变，释放局部的应力集中，并且推迟颈缩的发生，从而提高材料的强度和塑性。凭借良好的综合力学性能，具有高强塑积的TRIP钢成为先进高强钢的典型代表。
专利公开号CN1076223A，公开一种热轧低合金高强度钢板及其制备工艺。该专利中钢种的化学成分含有0.20～0.40％C，1.5～2.1％Si，1.0～2.0％Mn，钢板模拟卷取保温温度为350～420℃，最后得到残余奥氏体的体积分数为11～18％，强塑积为22～24GPa·％。
专利公开号CN101058863A，公开一种热轧低硅多相钢及其制备方法。该专利中钢种的化学成分含有0.18～0.25％C，0.3～0.5％Si，1.5～2.0％Mn，0.8～1.2％Al，试样分别在温度区间1100～1000℃和A3～Ar3范围内进行变形，通过控制各道次变形量来改变铁素体的体积分数，最后得到铁素体、贝氏体和残余奥氏体的多相组织。
专利公开号CN102912219A，公开一种高强塑积TRIP钢板及其制备方法。该专利中钢种的化学成分含有0.08～0.5％C，0.4～2.0％Si，3～8％Mn，0.02～4％Al，此外还添加Nb、V、Ti、Cr、Mo等合金元素，钢板在冷轧之后进行罩式炉退火，最后得到残余奥氏体的体积分数为5～30％，强塑积大于30GPa·％。
专利公开号CN106636925A，公开一种高强塑积冷轧TRIP钢及其制备方法。该专利中钢种的化学成分含有0.20～0.23％C，0.35～0.50％Si，2.0～2.4％Mn，1.6～2.5％Al，钢板在冷轧之后经过预淬火处理再进行退火，最后得到残余奥氏体的体积分数为15.7～20.2％，强塑积为25.5～32.8GPa·％。
在传统TRIP钢的成分体系中，Si元素常被用来抑制渗碳体的形成，进而获得较高含量的残余奥氏体。然而较高含量的Si元素，不仅使得热轧钢板表面氧化严重，而且Si元素氧化形成的SiO2和Mn2SiO3还导致冷轧钢板表面在液态锌中的润湿性恶化，造成涂渡困难，表面质量变差。由于退火处理可以实现保温过程的精确控制，从而冷轧和退火成为TRIP钢的常规生产方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢及其制备方法，利用热轧和在线热处理的生产方式获得，生产流程简单，等温时间较短，有效地提高生产效率。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢，所述热轧TRIP钢的化学成分及质量百分含量为：C 0.18～0.22％、Mn 1.3～1.7％、Al 0.8～1.2％、Si 0.3～0.7％、Nb0.023～0.027％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。
所述热轧TRIP钢的多边形铁素体的体积分数为45～55％，贝氏体铁素体的体积分数为20～40％，残余奥氏体的体积分数为15～25％。
所述热轧TRIP钢的抗拉强度为800～900MPa，断后延伸率为30～40％，强塑积为25～35GPa·％。
所述的高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢的制备方法，包括控制轧制工序、控制冷却工序和在线热处理工序，其中：
控制轧制工序为：首先将经过冶炼和锻造得到的坯料放置在箱式加热炉中，保温温度1180～1220℃，保温时间100～140min；然后进行粗轧和精轧，粗轧开轧温度为1130～1170℃，粗轧终轧温度为1050～1090℃，粗轧每道次变形量为30～40％；精轧开轧温度为960～1000℃，精轧终轧温度为900～940℃，精轧每道次变形量为25～35％；轧制过程中，总变形量为85～95％；
控制冷却工序为：利用超快冷设备，首先将控制轧制工序得到的钢板以30～70℃/s冷却至720～760℃，空冷时间5～15s；然后以50～90℃/s冷却至430～470℃，后续进行等温处理，备用；
在线热处理工序为：将控制冷却工序得到的钢板放置在箱式电阻炉中，保温温度430～470℃，保温时间10～30min，然后取出空冷至室温。
本发明的优点及有益效果是：
1、相比于传统成分体系热轧TRIP钢的相关专利，本发明利用Al元素部分替代Si元素，提高热轧钢板的表面质量和冷轧钢板的涂层性能；相比于没有添加合金元素热轧TRIP钢的相关专利，本发明添加微合金元素Nb元素，进一步提高材料的抗拉强度；相比于低硅含铝冷轧TRIP钢的相关专利，本发明采用热轧和在线热处理的生产方式，有效地提高生产效率。
2、与专利公开号CN1076223A相比，本发明采用热轧和模拟卷取的生产工艺，并且化学成分中没有添加Al元素和Nb元素。与专利公开号CN101058863A相比，本发明采用模拟热轧的生产工艺，并且化学成分中没有添加Nb元素。与专利公开号CN102912219A相比，本发明采用冷轧和罩式炉退火的生产工艺，并且化学成分中Mn元素的含量较高。与专利公开号CN106636925A相比，本发明采用冷轧后预淬火和退火的生产工艺，并且化学成分中没有添加Nb元素。
附图说明
图1是本发明热轧TRIP钢制备方法的温度曲线。
图2是本发明热轧TRIP钢的SEM照片。
图3是本发明热轧TRIP钢的EPMA照片。
图4是本发明热轧TRIP钢的拉伸曲线。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明采用下述化学成分的坯料进行热轧：C 0.18～0.22％、Mn 1.3～1.7％、Al 0.8～1.2％、Si 0.3～0.7％、Nb 0.023～0.027％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。其中，在线热处理工序为：将控制冷却工序得到的钢板放置在箱式电阻炉中，保温温度430～470℃，保温时间10～30min，然后取出空冷至室温。经过控制轧制工序、控制冷却工序和在线热处理工序，即可得到所述的热轧TRIP钢。
下面，结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例中，高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢的制备方法，采用下述工艺步骤：
钢液经过冶炼和锻造后得到坯料，坯料化学成分的质量百分含量为：C 0.22％、Mn1.7％、Al1.2％、Si 0.7％、Nb 0.027％、S 0.04％、P 0.04％，余量为Fe。
控制轧制工序：首先将冶炼和锻造得到的坯料放置在箱式加热炉中，保温温度1220℃，保温时间100min；然后进行控制轧制工序，粗轧开轧温度为1170℃，粗轧终轧温度为1090℃，粗轧每道次变形量为30％，粗轧两道次；精轧开轧温度为1000℃，精轧终轧温度为940℃，精轧每道次变形量为35％，精轧一道次；轧制过程总变形量为95％。
控制冷却工序：利用超快冷设备，首先将控制轧制工序得到的钢板以70℃/s冷却至720℃，空冷时间15s；然后以90℃/s冷却至430℃，后续进行等温处理备用。
在线热处理工序：将控制冷却工序得到的钢板放置在箱式电阻炉中，保温温度430℃，保温时间30min，然后取出空冷至室温。
本实施例中，热轧TRIP钢的多边形铁素体的体积分数为55％，贝氏体铁素体的体积分数为20％，残余奥氏体的体积分数为25％。
本实施例中，热轧TRIP钢的抗拉强度为800MPa，断后延伸率为40％，强塑积为32GPa·％。
实施例2
本实施例中，高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢的制备方法，采用下述工艺步骤：
钢液经过冶炼和锻造后得到坯料，坯料化学成分的质量百分含量为：C 0.22％、Mn1.7％、Al1.2％、Si 0.7％、Nb 0.027％、S 0.04％、P 0.04％，余量为Fe。
控制轧制工序：首先将冶炼和锻造得到的坯料放置在箱式加热炉中，保温温度1220℃，保温时间100min；然后进行控制轧制工序，粗轧开轧温度为1170℃，粗轧终轧温度为1090℃，粗轧每道次变形量为30％，粗轧两道次；精轧开轧温度为1000℃，精轧终轧温度为940℃，精轧每道次变形量为35％，精轧一道次；轧制过程总变形量为95％。
控制冷却工序：利用超快冷设备，首先将控制轧制工序得到的钢板以70℃/s冷却至720℃，空冷时间15s；然后以90℃/s冷却至430℃，后续进行等温处理备用。
在线热处理工序：将控制冷却工序得到的钢板放置在箱式电阻炉中，保温温度430℃，保温时间30min，然后取出空冷至室温。
本实施例中，热轧TRIP钢的多边形铁素体的体积分数为45％，贝氏体铁素体的体积分数为40％，残余奥氏体的体积分数为15％。
本实施例中，热轧TRIP钢的抗拉强度为900MPa，断后延伸率为30％，强塑积为27GPa·％。
实施例3
本实施例中，高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢的制备方法，采用下述工艺步骤：
钢液经过冶炼和锻造后得到坯料，坯料化学成分的质量百分含量为：C 0.18％、Mn1.3％、Al 0.8％、Si 0.3％、Nb 0.023％、S 0.02％、P 0.02％，余量为Fe。
控制轧制工序：首先将冶炼和锻造得到的坯料放置在箱式加热炉中，保温温度1180℃，保温时间140min；然后进行控制轧制工序，粗轧开轧温度为1130℃，粗轧精轧温度为1050℃，粗轧每道次变形量为30％，粗轧两道次；精轧开轧温度为960℃，精轧终轧温度为900℃，精轧每道次变形量为25％，精轧一道次；轧制过程总变形量为85％。
控制冷却工序：利用超快冷设备，首先将控制轧制工序得到的钢板以30℃/s冷却至760℃，空冷时间5s；然后以50℃/s冷却至470℃，后续进行等温处理备用。
在线热处理工序：将控制冷却工序得到的钢板放置在箱式电阻炉中，保温温度470℃，保温时间10min，然后取出空冷至室温。
本实施例中，热轧TRIP钢的多边形铁素体的体积分数为55％，贝氏体铁素体的体积分数为20％，残余奥氏体的体积分数为25％。
本实施例中，热轧TRIP钢的抗拉强度为800MPa，断后延伸率为40％，强塑积为32GPa·％。
实施例4
本实施例中，高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢的制备方法，采用下述工艺步骤：
钢液经过冶炼和锻造后得到坯料，坯料化学成分的质量百分含量为：C 0.18％、Mn1.3％、Al 0.8％、Si 0.3％、Nb 0.023％、S 0.02％、P 0.02％，余量为Fe。
控制轧制工序：首先将冶炼和锻造得到的坯料放置在箱式加热炉中，保温温度1180℃，保温时间140min；然后进行控制轧制工序，粗轧开轧温度为1130℃，粗轧终轧温度为1050℃，粗轧每道次变形量为30％，粗轧两道次；精轧开轧温度为960℃，精轧终轧温度为900℃，精轧每道次变形量为25％，精轧一道次；轧制过程总变形量为85％。
控制冷却工序：利用超快冷设备，首先将控制轧制工序得到的钢板以30℃/s冷却至760℃，空冷时间5s；然后以50℃/s冷却至470℃，后续进行等温处理备用。
在线热处理工序：将控制冷却工序得到的钢板放置在箱式电阻炉中，保温温度470℃，保温时间10min，然后取出空冷至室温。
本实施例中，热轧TRIP钢的多边形铁素体的体积分数为45％，贝氏体铁素体的体积分数为40％，残余奥氏体的体积分数为15％。
本实施例中，热轧TRIP钢的抗拉强度为900MPa，断后延伸率为30％，强塑积为27GPa·％。
如图1所示，本发明热轧TRIP钢制备方法的温度曲线说明如下：首先将经过冶炼和锻造的坯料放置在箱式加热炉中，保温温度1200℃，保温时间120min；然后进行粗轧和精轧，粗轧开轧温度为1150℃，粗轧终轧温度1070℃，粗轧每道次变形量为35％；精轧开轧温度为980℃，精轧终轧温度为920℃，精轧每道次变形量为30％；轧制过程中，总变形量为90％；利用超快冷设备，首先将控制轧制工序得到的钢板以50℃/s冷却至740℃，空冷时间10s；然后以70℃/s冷却至450℃，后续进行等温处理，备用；将控制冷却工序得到的钢板放置在箱式电阻炉中，保温温度450℃，保温时间20min，然后取出空冷至室温。
如图2所示，从本发明热轧TRIP钢的SEM照片可以看出，热轧TRIP钢的多边形铁素体的体积分数为50％，贝氏体铁素体的体积分数为30％，残余奥氏体的体积分数为20％。
如图3所示，从本发明热轧TRIP钢的EPMA照片可以看出，热轧TRIP钢的碳元素主要分布在薄膜状残余奥氏体和块状残余奥氏体中，并且在其内部的分布较为均匀。
如图4所示，从本发明热轧TRIP钢的拉伸曲线可以看出，热轧TRIP钢的抗拉强度为839.43MPa，断后延伸率为38％，强塑积为31.9GPa·％。
实施例结果表明，本发明利用Al元素部分替代Si元素，降低Si元素所带来的不良影响，添加微合金元素Nb元素，增强残余奥氏体的稳定性。采用热轧(控制轧制、控制冷却)和在线热处理的生产方式，获得一种高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢，缩短生产流程，对于钢铁材料的绿色化发展具有重要意义。

Claims (4)

1.一种高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢，其特征在于，所述热轧TRIP钢的化学成分及质量百分含量为：C 0.18～0.22％、Mn 1.3～1.7％、Al 0.8～1.2％、Si 0.3～0.7％、Nb 0.023～0.027％、S≤0.05％、P≤0.05％，余量为Fe。
2.按照权利要求1所述的高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢，其特征在于，所述热轧TRIP钢的多边形铁素体的体积分数为45～55％，贝氏体铁素体的体积分数为20～40％，残余奥氏体的体积分数为15～25％。
3.按照权利要求1所述的高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢，其特征在于，所述热轧TRIP钢的抗拉强度为800～900MPa，断后延伸率为30～40％，强塑积为25～35GPa·％。
4.一种权利要求1至3之一所述的高强塑积铌微合金化低硅含铝热轧TRIP钢的制备方法，其特征在于，包括控制轧制工序、控制冷却工序和在线热处理工序，其中：
控制轧制工序为：首先将经过冶炼和锻造得到的坯料放置在箱式加热炉中，保温温度1180～1220℃，保温时间100～140min；然后进行粗轧和精轧，粗轧开轧温度为1130～1170℃，粗轧终轧温度为1050～1090℃，粗轧每道次变形量为30～40％；精轧开轧温度为960～1000℃，精轧终轧温度为900～940℃，精轧每道次变形量为25～35％；轧制过程中，总变形量为85～95％；
控制冷却工序为：利用超快冷设备，首先将控制轧制工序得到的钢板以30～70℃/s冷却至720～760℃，空冷时间5～15s；然后以50～90℃/s冷却至430～470℃，后续进行等温处理，备用；
在线热处理工序为：将控制冷却工序得到的钢板放置在箱式电阻炉中，保温温度430～470℃，保温时间10～30min，然后取出空冷至室温。
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