CN112680660B

CN112680660B - 一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法

Info

Publication number: CN112680660B
Application number: CN202011415362.9A
Authority: CN
Inventors: 侯晓英; 孙卫华; 任东; 曹光明; 金光宇; 郝亮; 刘培星; 展英姿; 殷继丽
Original assignee: SD Steel Rizhao Co Ltd
Current assignee: SD Steel Rizhao Co Ltd
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2040-12-03
Also published as: CN112680660A

Abstract

本发明公开了一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，包括以下工序：P1、钒微合金化处理；P2、热轧初始组织调控工艺；P3、连退微观组织调控工艺。本发明通过将热轧初始微观组织调控为针状贝氏体中温混合组织，并保证钒呈固溶状存在于基体中；经过连续退火工艺后的微观组织调控为贝氏体铁素体基体，＞17％的第二相残γ组织呈片层状存在于板条间，片层厚度在30～120nm之间，基体中粒子直径范围2～8nm的V(C,N)呈相间析出，平均列间距＜40nm。通过本技术方案制备的1.2GPa级TRIP钢的强塑积＞25GPa·％。

Description

一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法

技术领域

本发明属于汽车用冷轧先进高强钢材料技术领域，具体涉及一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法。

背景技术

随着安全、环保意识的增强，人们对汽车等交通工具的安全、节能等提出了更加苛刻的需求。采用超高强钢板可有效地减轻车重并提高安全性，此外还可降低能耗、减少排放，因此一直是汽车和钢铁行业研究的焦点。近年来，国内外诸多研究学者将“TRIP效应”有效地应用于双相钢、贝氏体钢、淬火-配分钢、中锰钢等，可为解决强度和塑性矛盾提供新方向，成为汽车用超高强钢领域的研究热点。

当前超高强(≥1.2GPa)TRIP钢的研究焦点主要是聚焦于实验室研究，对合金成分和工艺的依赖性较强，所采用的工艺难以很好地应用于工业化生产。

CN 109868345A提供了一种具有多形貌多尺度奥氏体组织的高强塑积冷轧中锰TRIP钢及其制备方法，其抗拉强度＞1250MPa，和本发明相比较，其采用高锰高铝的成分设计，工序流程较多，依靠国内现有冷轧热处理产线，难以很好地应用于工业化生产，推广应用难度较大：(1)、在热轧前需要进行锻造成30-40mm的薄坯；(2)、需要进行二次低温退火；(3)、需要180-230℃低温回火。

从当前公开的相关专利来看，并未提供适用于国内现有的工业化产线，切实可行的1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，通过将热轧初始微观组织调控为针状贝氏体中温混合组织，并保证钒呈固溶状存在于基体中；经过连续退火工艺后的微观组织调控为贝氏体铁素体基体，＞17％的第二相残γ组织呈片层状存在于板条间，片层厚度在30～120nm之间，基体中粒子直径范围2～8nm的V(C,N)呈相间析出，平均列间距＜40nm。通过本技术方案制备的1.2GPa级TRIP钢的强塑积＞25GPa·％。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，包括以下工序：

P1、钒微合金化处理：以C-Si-Mn为基本成分构成，添加0.22～0.25％钒微合金，并增加氮含量至0.022～0.025％；

P2、热轧初始组织调控工艺：精轧终轧温度＞900℃，并随即以35～50℃/s的冷速快速冷却至520～550℃进行卷取；

P3、连退微观组织调控工艺：奥氏体化退火温度905～925℃，缓冷结束后以约40℃/s的冷速快速冷却至时效温度375～395℃。

进一步，所述步骤(P1)中，钢坯化学组成按质量百分比为C：0.22～0.24％，Si：1.5～1.7％，Mn：2.1～2.4％，V：0.22～0.25％，N：0.022～0.025％，Alt：0.030～0.050％，并限制P≤0.005％，S≤0.005％，O≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

进一步，所述步骤(P2)中，将热轧初始微观组织调控为针状贝氏体中温混合组织，并保证钒呈固溶状存在于基体中。

进一步，连续退火工艺后的微观组织调控为贝氏体铁素体基体，＞17％的第二相残γ组织呈片层状存在于板条间，片层厚度在30～120nm之间，基体中V(C,N)呈相间析出，析出粒子直径范围2～8nm，平均列间距＜40nm。

进一步，所述该方法制备的1.2GPa级TRIP钢的强塑积＞25GPa·％。

本发明的工艺设计原理如下：

1.钒微合金化及其相间析出行为：添加0.22～0.25％钒微合金，并增加氮含量至0.022～0.025％，以促进钒的相间析出。热轧初始组织调控工艺中精轧终轧温度＞900℃，并随即以35～50℃/s的冷速快速冷却至520～550℃进行卷取，将保证钒呈固溶状存在于基体中，同时也有利于在后续连续退火的缓冷过程中获得规则的、层状排列的析出，析出粒子直径范围2～8nm，平均列间距＜40nm。

2.热轧初始组织调控：将热轧初始微观组织调控为针状贝氏体中温混合组织，这种针状贝氏体组织会同步发生软化和形态变化：一方面，针状组织随着回复和再结晶过程的发生而产生软化；另一方面，针状组织沿着宽度方向长大，最终针状形态消退，进而逐步趋于不规则的多边形状。与此同时，在这个组织演变的过程中，固溶原子C不断地向“形变”组织的晶界处扩散，使其达到γ再结晶形核所需要的浓度要求。当加热到γ再结晶形核温度时，“形变”组织的晶界处可满足形核要求，γ率先在此形核，并沿着“形变”组织的相界面长大。在随后的贝氏体转变的孕育期内，以切边型转变的方式沿着再结晶“形变”γ{111}晶面成簇形核，并向“形变”γ晶内长大，逐步生长成片条间相互平行的贝氏体板条束，与再结晶“形变”γ呈K-S或N-W关系。可见，本技术方案方案所得到的针状贝氏体中温混合组织，从“材料基因遗传学”角度来讲，有利于将1.2GPa级TRIP钢经过连续退火工艺后的微观组织调控为BF(贝氏体铁素体)基体。

3.连退微观组织调控：连续退火工艺后的微观组织调控为贝氏体铁素体基体，＞17％的第二相残γ组织呈片层状存在于板条间，片层厚度在30～120nm之间。这种微观组织在塑性变形过程中，在两相变形机制协调作用下，保证1.2GPa级TRIP钢优良的强塑性匹配，而两相组织的合理配比和微观形貌特征显著地影响材料的性能。BF基体组织有利于在塑性变形过程中增强材料的组织抗断裂能力，从而同步增加其塑性性能；片层状残γ组织具有较高的稳定性，在拉伸过程中大部分可充分发挥循序渐进的“TRIP效应”过程，同步增加材料的强塑性，使其强塑积＞25GPa·％，而剩余一小部分保留下来，可在发生意外碰撞时，再次发挥“TRIP效应”，以提高防撞件的吸能及安全性。

本发明具有以下有益效果：本发明的一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，通过将热轧初始微观组织调控为针状贝氏体中温混合组织，并保证钒呈固溶状存在于基体中；经过连续退火工艺后的微观组织调控为贝氏体铁素体基体，＞17％的第二相残γ组织呈片层状存在于板条间，片层厚度在30～120nm之间，基体中粒子直径范围2～8nm的V(C,N)呈相间析出，平均列间距＜40nm。通过本技术方案制备的1.2GPa级TRIP钢的强塑积＞25GPa·％。

附图说明

图1为实施例1-II所生产的1.2GPa级TRIP钢的热轧初始微观组织形貌。

图2为实施例1-II所生产的1.2GPa级TRIP钢的典型微观扫描组织图。

图3为实施例1-II所生产的1.2GPa级TRIP钢在透射电镜下残余奥氏体的典型形貌特征图，其中(a)为残余奥氏体的形貌特征；(b)为图a的暗场像；(c)为(a)中圆圈所标识的衍射花样。

图4为实施例1-II所生产的1.2GPa级TRIP钢在透射电镜下V(C,N)相间析出的TEM形貌图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施方式作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1～3：本发明所述的一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法如下所述。

本发明所述的一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，以C-Si-Mn为基本成分构成，添加0.22～0.25％钒微合金，并增加氮含量至0.022～0.025％。所用钢坯化学组成按质量百分比为C：0.22～0.24％，Si：1.5～1.7％，Mn：2.1～2.4％，V：0.22～0.25％，N：0.022～0.025％，Alt：0.030～0.050％，并限制P≤0.005％，S≤0.005％，O≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质，但本工序的实施方式不限于此。

表1实施例的实际冶炼成分(质量百分比，％)

实施例	C	Si	Mn	V	N	Alt	P	S	O
										1	0.23	1.6	2.2	0.23	0.0243	0.05	0.004	0.005	0.0035
2	0.24	1.5	2.1	0.22	0.0220	0.03	0.005	0.004	0.0050
										3	0.22	1.7	2.4	0.25	0.0250	0.05	0.003	0.004	0.0045

本发明所述的一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，其中热轧初始组织调控工艺：精轧终轧温度＞900℃，并随即以35～50℃/s的冷速快速冷却至520～550℃进行卷取；连退微观组织调控工艺：奥氏体化退火温度905～925℃，缓冷结束后以约40℃/s的冷速快速冷却至时效温度375～395℃。本发明实施例1～3在实际生产中的具体工艺参数如表2所示。

表2实施例的主要工艺控制参数

在热轧初始组织调控工序，对试验钢取样进行热轧初始微观组织分析，通过AxioScopeA1光学显微镜(OM)可观察到，1.2GPa级TRIP钢的热轧初始微观组织主要由针状贝氏体中温混合组织所组成，附图1为实施例1-II所生产的1.2GPa级TRIP钢的热轧初始微观组织形貌。

对制备得到的1.2GPa级TRIP钢取样进行显微组织分析及力学性能测试，测试与分析结果具体见表3。

表3实施例的力学性能与显微组织体积分数

连续退火工艺后的微观组织调控为贝氏体铁素体基体，＞17％的第二相残γ组织呈片层状存在于板条间，片层厚度在30～120nm之间。附图2为实施例1-II所生产的1.2GPa级TRIP钢的典型微观扫描组织图，第二相残γ体积分数为18.4％；附图3为实施例1-II所生产的1.2GPa级TRIP钢在透射电镜下残余奥氏体的典型形貌特征图，其中(a)为残余奥氏体的形貌特征；(b)为图a的暗场像；(c)为(a)中圆圈所标识的衍射花样，分析得知片层厚度在50～100nm之间。

在透射电镜下可以观察到基体中V(C,N)呈相间析出，析出粒子直径范围2～8nm，平均列间距＜40nm。附图4为实施例1-II所生产的1.2GPa级TRIP钢在透射电镜下V(C,N)相间析出的TEM形貌图，基体中V(C,N)呈相间析出，析出粒子直径范围2～5nm，平均列间距28.2nm。

Claims

1.一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，其特征在于，包括以下工序：

P1、钒微合金化处理：以C-Si-Mn为基本成分构成，添加0.22～0.25%钒微合金，并增加氮含量至0.022～0.025%；钢坯化学组成按质量百分比为C：0.22~0.24%，Si：1.5~1.7%，Mn：2.1~2.4%，V：0.22～0.25%，N：0.022～0.025%，Alt：0.030~0.050%，并限制P≤0.005%，S≤0.005％，O≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质；

P3、连退微观组织调控工艺：奥氏体化退火温度905～925℃，缓冷结束后以40℃/s的冷速快速冷却至时效温度375～395℃。

2.根据权利要求1所述的一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，其特征在于，所述步骤（P2）中，将热轧初始微观组织调控为针状贝氏体中温混合组织，并保证钒呈固溶状存在于基体中。

3.根据权利要求1所述的一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，其特征在于，连续退火工艺后的微观组织调控为贝氏体铁素体基体，＞17%的第二相残γ组织呈片层状存在于板条间，片层厚度在30～120nm之间，基体中V(C，N)呈相间析出，析出粒子直径范围2～8nm，平均列间距＜40nm。

4.根据权利要求1所述的一种1.2GPa级TRIP钢及其微观组织的调控方法，其特征在于，所述该方法制备的1.2GPa级TRIP钢的强塑积＞25GPa·%。