CN109694992A - 一种抗拉强度大于1500MPa的淬火配分钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抗拉强度大于1500MPa的淬火配分冷轧钢板及生产方法，C：0.25‑0.32％、Si：1.2‑1.8％、Mn：2.5‑3.2％、P：≤0.02％、S：≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质；钢板组织为铁素体、马氏体和亚稳奥氏体；钢板抗拉强度大于1500MPa，同时具有良好塑性，可用于冷成形，为汽车行业提供了理想的轻量化材料。

Description

一种抗拉强度大于1500MPa的淬火配分钢及其生产方法

技术领域

本发明属于冷轧汽车用钢制造领域，涉及一种抗拉强度大于1500MPa的淬火配分冷轧钢板及其生产方法。

背景技术

21世纪，汽车工业持续迅猛发展，在给人民日常生活带来方便的同时，也给交通运输造、能源和生态环境带来了巨大的负担，汽车轻量化是有效控制这一问题的方法之一，数据表明，汽车重量每下降10％，可节约能耗6％～10％。因此，汽车轻量化成为必然趋势。

要实现汽车安全、轻量化、高性能化、低排放和较低成本这个目标，在与轻合金、塑料及复合材料等竞争的过程中，钢铁工业的技术发展和创新十分重要，所以先进高强钢应运而生，它能让汽车实现轻量化，在保证汽车安全性能的前提下，强度更高，而钢板厚度更薄，这样就降低了车身的重量，节约了能源，减少了对环境的污染等，目前，其研发进展成为钢铁企业和汽车行业关心的重点。淬火配分钢，也称QP(Quenching and Partitioning)钢，属于第三代先进高强钢，其显微组织由马氏体和10％～20％的残余奥氏体组成，具有优异的力学性能，特别适合于汽车结构件、加强件的减薄，市场前景广阔。与同等抗拉强度的双相钢相比，它具有更高的延伸率；与同等抗拉强度的相变诱导塑性钢相比，它具有更低的碳当量。

淬火配分钢的基本原理由美国学者Speer教授在2003年首次提出，即基于对碳在马氏体与残余奥氏体混合组织中再分配规律的重新认识，通过淬火-配分工艺实现C元素从马氏体向残余奥氏体的扩散，在室温下得到一定体积分数的亚稳奥氏体，亚稳奥氏体在变形过程中发生TRIP效应，从而获得良好的强度和塑性配合。然而，由于该工艺在淬火后需要再加热，对连退炉的冷却及时效段升温能力要求较高，故多年来对此新钢种的研究一直停留在理论研究和实验室阶段。2012年以来，宝钢和鞍钢先后完成了淬火配分钢的工业试制，实现了理论到实践的转化，产品性能优异。其中，宝钢利用其高强钢专用产线生产，采用严格的淬火配分工艺，即奥氏体单相区加热；鞍钢高强钢专用产线已建成，故根据现有条件，首次采用双相区加热的淬火配分工艺在传统产线上成功实现了该产品的工业化生产。截至目前，全球仅上述两家钢铁企业能够实现淬火配分钢的批量供货，并且都在进行更高强度级别和热镀锌产品的研制开发。

公开号为CN 106119493 A，名为“具有优良塑性的超高强度中锰汽车钢板及制备方法”的中国专利，虽然得到了较为理想的抗拉强度，但其成分中Mn元素含量过高，为8％—12％，非常容易造成严重的成分偏析，形成带状组织，进而影响钢板的力学性能。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种抗拉强度大于1500MPa的冷轧汽车用超高强度淬火配分钢板及其生产方法，钢板抗拉强度大于1500MPa，同时具有良好塑性，可用于冷成形，为汽车行业提供了理想的轻量化材料。

本发明目的是通过下面的技术方案实现的：

一种抗拉强度大于1500MPa的淬火配分冷轧钢板，其特征在于化学成分按重量百分比为：C：0.25-0.32％、Si：1.2-1.8％、Mn：2.5-3.2％、P：≤0.02％、S：≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质；

钢板组织为铁素体、马氏体和亚稳奥氏体；

C：C是钢中最有效的固溶强化元素，钢板的强度随C含量的提高而显著增，C也是提高奥氏体稳定性的重要元素，特别是本发明中要利用C的扩散形成室温下一定体积分数的亚稳奥氏体。含碳量过低，马氏体硬度下降，强度无法满足要求，同时亚稳奥氏体体积分数下降或稳定性不足。碳含量过高，钢板的塑性下降，成形性和焊接性降低。因此本发明要求C含量在0.25-0.32％之间。

Si：Si可以扩大α+γ区，使临街区处理的温度范围加宽。Si为非碳化物形成元素，通过固溶强化来提高钢板的强度和冷加工变形硬化率。本发明中，利用其在碳化物中溶解度极低的特性，使碳向奥氏体中富集，阻碍奥氏体分解，减少渗碳体的析出，保证亚稳奥氏体的富碳。Si含量不足，亚稳奥氏体的室温稳定性下降，强度、塑性同时降低。Si含量过高，会降低热轧板坯的表面质量、冷轧钢板的涂镀性能和焊接性能。因此本发明中的Si含量为1.2-1.8％％。

Mn：Mn是有效的固溶强化元素之一，可以有效提高产品的淬透性，可以促进马氏体的形成，同时Mn也是奥氏体稳定化元素，可以降低渗碳体析出温度。Mn含量过低，马氏体形成量不足，强度下降，同时无法保证的亚稳奥氏体的体积分数和稳定性；Mn含量过高，则会造成严重的成分偏析，形成带状组织，影响钢板的力学性能。因此本发明选择的Mn含量在2.5-3.2范围。

P、S：P、S为残留元素，P易造成钢板中心偏析，严重破坏钢的冲击韧性，且存在二次加工脆性，不利于钢板的热加工及焊接性；S易与Mn形成非金属夹杂物，使钢板的冷弯和扩孔性能下降，故两者均应尽量控制在较低水平。即P≤0.02％，S≤0.01％。

一种抗拉强度大于1500MPa的淬火配分冷轧钢板的生产方法，包括如下步骤：

1)热轧：板坯加热温度为1200～1250℃，保温180min以上；热轧开轧温度为大于1100℃，终轧温度为850～1000℃；卷取温度为650～720℃。

2)罩式退火：钢板经热轧后进行罩式退火，温度为600～700℃，时间为300～400min。

3)酸洗和冷轧：热轧板经常规酸洗后进行冷轧，冷轧压下率控制在50～60％之间。

4)连续退火：加热温度为750～820℃，保温时间为140-170s，缓冷速度为5-10℃/s，缓冷温度650～720℃，快冷速度为30-60℃/s，快冷温度为250～270℃，配分温度为350～400℃，配分时间为300～600s，之后风冷至室温。

本发明中的生产方法不同于严格意义上的QP热处理工艺：退火加热温度在Ac1与Ac3之间，钢板部分奥氏体化，实现碳在奥氏体组织中的富集；双相区缓冷，调节奥氏体、铁素体两相体积分数，奥氏体进一步富碳；然后以50-60℃/s的冷速快冷至Ms与Mf之间的某一温度，使奥氏体部分转变为马氏体；随后升温到Ms点以上的配分温度进行保温，使碳从马氏体向未转变的奥氏体扩散；最后风冷至室温，得到铁素体、马氏体和亚稳奥氏体的多相组织。

本发明的有益效果是：(1)本发明所提供的抗拉强度大于1500MPa的淬火配分冷轧钢板，化学成分简单，除C、Si、Mn外不添加其它元素，冶炼成本低廉，工艺控制简便；(2)连续退火为双相区加热，快冷要求的冷却速度为30-60℃/s，对连退机组的设备能力要求不高，生产方法简单，传统退火产线即可实现工业化；(3)室温下得到铁素体、马氏体和亚稳奥氏体的多相组织，钢板抗拉强度大于1500MPa，同时具有良好塑性，可用于冷成形，为汽车行业提供了理想的轻量化材料。

具体实施方式

下面结合具体实施例进行说明：

实施例化学成分如表1所示：

表1化学成分(wt％)

实施例轧制工艺参数如表2所示：

表2轧制工艺参数

实施例连退工艺参数如表3所示：

表3连退工艺参数

Claims (3)

1.一种抗拉强度大于1500MPa的淬火配分冷轧钢板，其特征在于化学成分按重量百分比为：C：0.25-0.32％、Si：1.2-1.8％、Mn：2.5-3.2％、P：≤0.02％、S：≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的抗拉强度大于1500MPa的淬火配分冷轧钢板，其特征在于：所述的钢板组织为铁素体、马氏体和亚稳奥氏体。

3.一种根据权利要求1所述抗拉强度大于1500MPa的淬火配分冷轧钢板的生产方法，包括如下步骤：

1)热轧：板坯加热温度为1200～1250℃，保温180min以上；热轧开轧温度为大于1100℃，终轧温度为850～1000℃；卷取温度为650～720℃；

2)罩式退火：钢板经热轧后进行罩式退火，温度为600～700℃，时间为300～400min；

3)酸洗和冷轧：热轧板经常规酸洗后进行冷轧，冷轧压下率控制在50～60％之间；

4)连续退火：加热温度为750～820℃，保温时间为140-170s，缓冷速度为5-10℃/s，缓冷温度650～720℃，快冷速度为30-60℃/s，快冷温度为250～270℃，配分温度为350～400℃，配分时间为300～600s，之后风冷至室温。