專(zhuān)利名稱(chēng)：高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)汽車(chē)安全、環(huán)保、節(jié)能、減重的要求不斷提高，先進(jìn)高強(qiáng)鋼在汽車(chē)上的應(yīng)用不斷增加。TRIP(相變誘導(dǎo)塑性)鋼，作為先進(jìn)高強(qiáng)鋼的重要一員，以其具有的高強(qiáng)度、 高塑性和高沖擊性等綜合性能，吸引了各大汽車(chē)廠(chǎng)商和鋼鐵企業(yè)的普遍關(guān)注。傳統(tǒng)的TRIP鋼大多采用高Si的成分設(shè)計(jì)，其典型成分為0. 2% C-1. 5% Si-L 5% Mn，該成分體系具有強(qiáng)度高、塑性好、易于生產(chǎn)的特點(diǎn)。不足之處在于由于硅含量過(guò)高，導(dǎo)致產(chǎn)品表面質(zhì)量變差，難以涂鍍和焊接。De Cooman等人提出了以Al代Si的設(shè)計(jì)思路，采用C-Mn-Al成分體系生產(chǎn)TRIP 鋼，其典型成分為0. 2% C-1. 2% A1-1. 5% Mn,該成分體系解決了產(chǎn)品表面質(zhì)量和涂鍍的問(wèn)題。其不足之處在于A1含量過(guò)高導(dǎo)致連鑄生產(chǎn)過(guò)程中水口堵塞，難以連續(xù)生產(chǎn)，同時(shí)，由于Al缺乏固溶強(qiáng)化的作用，導(dǎo)致TRIP鋼的強(qiáng)度偏低。專(zhuān)利200810037740. 7提出了一種低Si無(wú)Al的TRIP鋼成分設(shè)計(jì)體系，通過(guò)加入少量的P元素，結(jié)合低Si的作用，得到具有良好強(qiáng)度、塑性、焊接性能和涂鍍性能的TRIP 鋼。其不足之處在于鋼中未添加能夠起到強(qiáng)化作用的合金元素，導(dǎo)致其最大抗拉強(qiáng)度低于 700MPao專(zhuān)利2008101198M. 5提出了一種高強(qiáng)度冷軋TRIP鋼的生產(chǎn)方法，該方法通過(guò)添加Nb、V、Ti、Cu、Ni等合金元素進(jìn)行強(qiáng)化，最大抗拉強(qiáng)度達(dá)到lOOOMPa。其不足之處在于 由于采用高Si的成分設(shè)計(jì)，難以解決表面質(zhì)量和涂鍍的難題。專(zhuān)利200810119818. X提出了一種高強(qiáng)度熱鍍鋅TRIP鋼的生產(chǎn)方法，該方法采用高Al的成分設(shè)計(jì)體系，通過(guò)添加Nb、V、Ti、Cu、Ni等合金元素進(jìn)行強(qiáng)化，最大抗拉強(qiáng)度達(dá)到 SOOMPa以上。其不足之處在于，過(guò)高的Al含量導(dǎo)致連鑄生產(chǎn)困難；同時(shí)，為了提高鋼板的強(qiáng)度，需要大量添加合金元素，導(dǎo)致成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于客服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板及其制備方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的該高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)為C:0. 0. 5 %、Si :0. 1 % 0. 6 %、Mn :0· 5 % 2. 5 %、P :0· 02 % 0. 12 %、S 彡 0. 02 %、Al
0.02% 0. 5%、N彡0. 01%, Cu :0. 1. 0%，余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板所述化學(xué)成分中還可以含有Ni :0.
1.0%,Nb :0. 005% 0. 5%,V :0. 005% 0. 5%,Ti :0. 005% 0. 5%,Cr :0. 005% 2%、Mo 0. 005% 1%、B :0. 0002% 0. l%,Mg :0. 0005% 0. 01%,REM :0. 0005% 0. 01%, Ca 0. 0005% 0. 01%中的一種或兩種以上元素。本發(fā)明所述鋼板的顯微組織中鐵素體以面積率計(jì)為10% 80%，殘余奧氏體以體積率計(jì)為3 % 20 %，馬氏體以面積率計(jì)為1 % 20 %，剩余部分為貝氏體。下面對(duì)本發(fā)明化學(xué)成分的限定進(jìn)行說(shuō)明C:用于鋼的強(qiáng)化以及提高殘余奧氏體穩(wěn)定性的重要元素，是生產(chǎn)TRIP鋼不可或缺的元素。為了得到抗拉強(qiáng)度大于680MPa的TRIP鋼，C含量在0.1%以上是必要的。同時(shí)，如果C含量過(guò)多，容易導(dǎo)致成形性能和焊接性能下降，因此0. 5%是其上限。Si 是對(duì)提高TRIP鋼的強(qiáng)度和延伸率有利的元素。Si元素的添加可以抑制滲碳體的析出，同時(shí)起到固溶強(qiáng)化的作用。因此Si元素的下限為0.1%。然而，如果Si元素含量過(guò)高將導(dǎo)致TRIP鋼的表面質(zhì)量、涂鍍性能和焊接性能的下降，因此上限確定為0. 6%。Mn 是對(duì)提高TRIP鋼的強(qiáng)度和保持奧氏體穩(wěn)定性有利的元素。在低于0. 5%時(shí)， 強(qiáng)度不能夠滿(mǎn)足要求。在超過(guò)2. 5%時(shí)，將導(dǎo)致加工性能的惡化，因此上限為2. 5%，下限為 0. 5%。P 是對(duì)提高TRIP鋼的強(qiáng)度和保持奧氏體穩(wěn)定性有利的元素。在低于0. 02%時(shí)， 強(qiáng)度不能夠滿(mǎn)足要求。在超過(guò)0. 12%時(shí)，將導(dǎo)致P元素在晶界上的偏析進(jìn)而惡化其加工性能，因此上限為0. 12%，下限為0.2%。S 以Mn等硫化物系夾雜物形式殘留，因此是有害元素。特別是鋼板的強(qiáng)度越高， 影響越大，在抗拉強(qiáng)度大于680MPa時(shí)，其含量必須控制在0. 02%以下。Al 是鋼中必須的脫氧元素，當(dāng)Al元素含量低于0.02%時(shí)，起不到脫氧效果，當(dāng)Al 含量高于0. 5%時(shí)，將導(dǎo)致氧化鋁等夾雜物增加，影響產(chǎn)品的加工性能和表面質(zhì)量。N 超過(guò)0. 01%時(shí)，將導(dǎo)致鋼板的時(shí)效性和加工性能變差，因此其上限為0. 01%。Cu:主要作用是通過(guò)析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化來(lái)提高鋼板的強(qiáng)度，當(dāng)含量低于0. 時(shí)，效果不大；當(dāng)含量大于1.0%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼板的加工性能惡化。因此其上限為1.0%，下限為0. 1%。Ni 主要作用是改善Cu添加導(dǎo)致的塑性惡化。當(dāng)Cu含量小于0. 3%時(shí)，可以不添加Ni ；當(dāng)Cu含量在0. 3 1. 0%之間時(shí)，添加Ni量要大于0. 5 X % Cu (Cu的百分含量)。Nb 主要作用是細(xì)化晶粒和析出強(qiáng)化的作用，同時(shí)改善焊接性能。過(guò)低起不到強(qiáng)化作用，過(guò)高導(dǎo)致鋼板的加工性能變差。因此確定為在0. 005 0. 5%范圍內(nèi)。V 主要起到析出強(qiáng)化和改善焊接性能的作用。過(guò)低起不到強(qiáng)化作用，過(guò)高導(dǎo)致鋼板的加工性能變差。因此確定為在0. 005 0. 5%范圍內(nèi)。Ti 主要作用是細(xì)化晶粒和析出強(qiáng)化的作用，同時(shí)改善焊接性能。過(guò)低起不到強(qiáng)化作用，過(guò)高導(dǎo)致鋼板的加工性能變差。因此確定為在0. 005 0. 5%范圍內(nèi)。Cr 可以作為一種強(qiáng)化元素，低于0. 005%時(shí)沒(méi)有效果，當(dāng)高于2%時(shí)導(dǎo)致塑性變差。因此確定區(qū)間范圍為0. 005 2%。Mo 有利于提高強(qiáng)度和淬透性，有利于形成貝氏體組織。低于0.005%時(shí)效果不明顯，當(dāng)高于時(shí)，效果飽和，同時(shí)導(dǎo)致成本上升。B 可以提高鋼的淬透性和焊接性能。為了發(fā)揮其效果，0. 0002%以上的添加是必要的。另一方面，過(guò)剩添加將導(dǎo)致母材的加工性能降低，引起鋼的脆化和熱加工性能降低，因此上限為0. 1%。Mg 通過(guò)添加Mg，與氧結(jié)合形成MgO或其它含有MgO的復(fù)合氧化物，這些氧化物細(xì)小彌散分布在鋼板中，有利于提高鋼板的成形性能。低于0.0005%，效果不明顯；高于 0.01%，則效果飽和，并且導(dǎo)致鋼中純凈度惡化，降低鋼板的成形性能。因此Mg的添加區(qū)間為 0. 0005 0. 01%。REM 通常認(rèn)為，REM的添加可以形成細(xì)小彌散分布的氧化物，有利于提高鋼板的成形性能。REM含量過(guò)低起不到效果，過(guò)高則導(dǎo)致鋼板成形性能下降，因此REM添加區(qū)間為 0. 0005 0. 01%。Ca 通過(guò)使硫化物球化來(lái)提高鋼板的成形性能。低于0. 0005%時(shí)效果不明顯，當(dāng)高于0. 01%時(shí)導(dǎo)致夾雜物增加，使鋼板成形性能惡化。本發(fā)明高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的制造方法包括(1)冶煉、連鑄工序冶煉、連鑄工序采用通常的方法生產(chǎn)出滿(mǎn)足成分要求的鋼水，經(jīng)連鑄機(jī)得到連鑄坯。(2)軋制工序軋制工序要求連鑄坯加熱溫度為1100 1250°C，保溫時(shí)間為1 4h，開(kāi)軋溫度為 1100°C，終軋溫度為750 900°C，卷取溫度< 700°C，最終得到熱軋板厚度為2 4mm ；冷軋累積壓下率為40% 80%，得到冷軋板。(3)連續(xù)退火工序退火溫度為700 Ac3+50°C，退火溫度對(duì)于得到本發(fā)明高強(qiáng)度鋼板尤為重要，當(dāng)溫度低于700°C時(shí)，不能進(jìn)行充分的再結(jié)晶，難以得到具有良好性能的鋼板。當(dāng)溫度超過(guò) Ac3+50°C時(shí)，奧氏體晶粒粗大化，難以得到所要的組織；保溫時(shí)間為30 360s，保溫時(shí)間過(guò)短將導(dǎo)致滲碳體無(wú)法溶解，過(guò)長(zhǎng)將導(dǎo)致晶粒粗大；冷卻速率為10 150°C /s，當(dāng)冷卻速率低于10°C /s時(shí)，鋼板中會(huì)出現(xiàn)珠光體，降低鋼板的性能；當(dāng)冷卻速率大于150°C /s時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼板板形不好，生產(chǎn)成本上升，并且速率太快，導(dǎo)致無(wú)法形成鐵素體組織；時(shí)效溫度為250 600°C，如果低于250°C，將形成大量的馬氏體，無(wú)法得到本發(fā)明的鋼板；如果高于600°C，將導(dǎo)致形成珠光體，降低鋼板的強(qiáng)度和延伸率；時(shí)效時(shí)間為30 1200s，如果低于0. 5分鐘，無(wú)法形成貝氏體+殘余奧氏體組織。 如果時(shí)間超過(guò)20分鐘，則反應(yīng)已經(jīng)完成，不會(huì)起到提高鋼板性能的效果；再以5 100°C /s的冷卻速率冷卻至室溫，即可得到該高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板。本發(fā)明采用低Si的成分設(shè)計(jì)，解決了 TRIP鋼表面質(zhì)量的問(wèn)題；低Al的成分設(shè)計(jì)， 解決了 TRIP鋼連鑄過(guò)程水口堵塞的問(wèn)題；通過(guò)P元素適量添加結(jié)合工藝控制，(1)解決了低Si和含Al的TRIP鋼強(qiáng)度偏低的問(wèn)題；(2)提高了殘余奧氏體的穩(wěn)定性，增加了 TRIP鋼的延伸率；(3)通過(guò)P元素含量和工藝的控制，解決了 P元素在晶界上偏析導(dǎo)致的低溫脆性的問(wèn)題；通過(guò)Cu和Ni元素的添加，提高了 TRIP鋼的強(qiáng)度；通過(guò)Nb、V、Ti、Cr、Mo、B、REM、 Mg、Ca等元素的添加，進(jìn)一步提高了鋼板的質(zhì)量和性能。根據(jù)成分和工藝的不同，本發(fā)明鋼板的屈服強(qiáng)度在380 IOOOMPa之間，抗拉強(qiáng)度在680 1280MPa之間，延伸率在15 30% 之間。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。以下列舉實(shí)施例更具體說(shuō)明本發(fā)明。但是本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，也可以在符合所述的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖兌鴮?shí)施，這均包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍。表1為本發(fā)明實(shí)施例鋼的化學(xué)成分(余量為鐵及不可避免的雜質(zhì))。在得到連鑄坯后，實(shí)施熱軋。在熱軋時(shí)，以1250°C加熱2小時(shí)后進(jìn)行熱軋，終軋溫度880°C，卷取溫度為 650°C，空冷到室溫，得到板厚為3. 5mm的熱軋板。再進(jìn)行冷軋，冷軋板厚度為1.5mm。最后， 按表2所示的條件進(jìn)行連續(xù)退火工序。鋼板的性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板，其特征在于該鋼板的化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)為C :0· 0. 5%、Si :0· 0. 6%、Mn :0· 5% 2. 5%、P :0· 02% 0. 12%、 S 彡 0. 02%,Al 0. 02% 0. 5%,N 彡 0. 01%,Cu :0. 1. 0%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板，其特征在于所述化學(xué)成分中還含有Ni :0· 1. 0%,Nb :0. 005% 0. 5%,V 0. 005% 0. 5%,Ti 0. 005% 0. 5%、 Cr 0. 005% 2%、Mo :0. 005% 1%、B :0. 0002% 0. l%,Mg :0. 0005% 0. 01%,REM 0. 0005%— 0. 01%, Ca :0. 0005%— 0. 01 %中的一種或兩種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板，其特征在于該鋼板的顯微組織中鐵素體以面積率計(jì)為10% 80%，殘余奧氏體以體積率計(jì)為3% 20%，馬氏體以面積率計(jì)為 20%，剩余部分為貝氏體。
4.一種權(quán)利要求1、2或3所述高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板的制備方法，其特征在于 (a)冶煉滿(mǎn)足成分條件的鋼水，澆鑄成連鑄坯；(b)軋制熱軋加熱溫度1100 1250°C，保溫時(shí)間為1 4h，開(kāi)軋溫度1100°C，終軋溫度750 900°C，卷取溫度< 700°C;熱軋板厚度為2 4mm ；冷軋累積壓下量40% 80% ； (c)連續(xù)退火退火溫度700 Ac3+50°C，保溫時(shí)間30 360s，冷卻速率10 150°C /s,時(shí)效溫度250 600°C，時(shí)效時(shí)間30 1200s，再以5 100°C /s的冷卻速率冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度冷軋相變誘導(dǎo)塑性鋼板及其制造方法，其成分C0.1％～0.5％、Si0.1％～0.6％、Mn0.5％～2.5％、P0.02％～0.12％、S≤0.02％、Al0.02％～0.5％、N≤0.01％、Cu0.1％～1.0％，其余為Fe。其加工方法為(a)冶煉滿(mǎn)足成分條件的鋼水，澆鑄成坯；(b)軋制加熱溫度1100～1250℃，保溫時(shí)間1～4h，開(kāi)軋溫度1100℃，終軋溫度750～900℃，卷取溫度＜700℃；熱軋板厚2～4mm；冷軋累積壓下量40％～80％；(c)連續(xù)退火退火溫度700～Ac3+50℃，保溫時(shí)間30～360s，冷卻速率10～150℃/s，時(shí)效溫度250～600℃，時(shí)效時(shí)間30～1200s，再以5～100℃/s的冷卻速率冷卻至室溫。本發(fā)明鋼板屈服強(qiáng)度為380～1000MPa，抗拉強(qiáng)度為680～1280MPa，延伸率為15～30％。
文檔編號(hào)C22C38/58GK102409235SQ201010291488
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者劉仁東, 孫建倫, 徐鑫, 時(shí)曉光, 林利, 王旭, 王科強(qiáng), 郭金宇, 韓斌 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司