高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法，該方法包括以下步驟：(a)提供合金鋼材，該合金鋼材的組成包括3?8wt%錳、2?4wt%鋁、0.1?2wt%硅、0.3?0.8wt%碳及其余的鐵和不可避免的雜質(zhì)；(b)熱軋?jiān)摵辖痄摬?，以使該合金鋼材的顯微組織包含奧氏體鐵、貝氏體鐵及馬氏體鐵；(c)對(duì)熱軋后的該合金鋼材進(jìn)行退火處理，以使該合金鋼材的貝氏體鐵和馬氏體鐵組織分解成鐵素體和奧氏體鐵組織；(d)冷軋退火后的該合金鋼材；以及(e)對(duì)冷軋后的該合金鋼材進(jìn)行退火處理，以制得具有50至70%殘余奧氏體鐵相的高強(qiáng)度高延展性鋼材。
【專利說明】
高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鋼材的制造方法，特別涉及一種高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來為因應(yīng)節(jié)能減碳的需求，汽車工業(yè)界致力于減輕車體的重量，以降低油耗 達(dá)到節(jié)能減碳的目的。
[0003] 現(xiàn)有減輕車體重量的有效途徑是薄化車體用鋼板的厚度，然而在薄化鋼板的厚度 時(shí)，卻又不能犧牲車體的安全性，因此，車用鋼板的強(qiáng)度及延展性勢(shì)必要進(jìn)一步提升。
[0004] 過去幾年鋼鐵業(yè)發(fā)展出所謂第一代（1st generation)及第二代（2nd generation)高強(qiáng)度車用鋼板鋼材（advanced high strength steel, AHSS)。第一代高強(qiáng)度 車用鋼板鋼材主要是指相變誘導(dǎo)塑性鋼（TRIP steels)，其拉伸強(qiáng)度約在600至1000 MPa 之間，而延伸率則在20至40%之間，強(qiáng)延積（即拉伸強(qiáng)度與延伸率的乘積)小于20 GPa%。由 于相變誘導(dǎo)塑性鋼的拉伸強(qiáng)度與延伸率低于汽車工業(yè)界的需求，于是有第二代高強(qiáng)度車用 鋼板鋼材的開發(fā)。
[0005] 第二代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材主要是指孿晶誘導(dǎo)塑性鋼（TWIP steels)，屬于高錳 合金鋼，其錳含量約在20-30wt%之間。孿晶誘導(dǎo)塑性鋼有極佳的強(qiáng)度，其拉伸強(qiáng)度約在600 至1100 MPa之間，而延伸率可維持在60至95%之間，以致強(qiáng)延積可高達(dá)60 GPa%。雖然孿 晶誘導(dǎo)塑性鋼已發(fā)展近10年，但卻仍未能被汽車工業(yè)界所接受的主因是其所需錳含量太 高，不符合商業(yè)成本考慮。
[0006] 綜上所述，由于第一代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材的強(qiáng)延積過低無法滿足車用鋼板性質(zhì) 需求及第二代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材的錳合金用量太高無法滿足商業(yè)需求，因此，汽車工業(yè) 界已轉(zhuǎn)向第三代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材的開發(fā)。
[0007] 參閱圖1，其是顯示第三代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材的性質(zhì)目標(biāo)區(qū)坐落范圍圖。如圖1 所示，第三代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材的強(qiáng)延積約在30至50 GPa%的范圍。
[0008] 然而，由于汽車工業(yè)界對(duì)于第三代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材的制造方法尚處開發(fā)階 段。因此，有必要提供新穎且具創(chuàng)造性的高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法，以制作出符合或 優(yōu)于第三代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材性質(zhì)需求的鋼材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法，包括以下步驟：(a)提供合金 鋼材，該合金鋼材的組成包括3-8wt%錳、2-4wt%鋁、0. l-2wt%硅、0. 3-0. 8wt%碳及其余的鐵 和不可避免的雜質(zhì)；(b)熱乳該合金鋼材，以使該合金鋼材的顯微組織包含奧氏體鐵、貝氏 體鐵及馬氏體鐵；（c)對(duì)熱乳后的該合金鋼材進(jìn)行退火處理，以使該合金鋼材的貝氏體鐵 和馬氏體鐵組織分解成鐵素體和奧氏體鐵組織；（d)冷乳退火后的該合金鋼材；以及（e)對(duì) 冷乳后的該合金鋼材進(jìn)行退火處理，以制得具有50至70%殘余奧氏體鐵相的高強(qiáng)度高延展 性鋼材。
[0010] 本發(fā)明利用鋼材合金設(shè)計(jì)、乳延控制及退火處理，可制作出拉伸強(qiáng)度1108 MPa、延 伸率62%及強(qiáng)延積為69 GPa%的高強(qiáng)度高延展性鋼材，且鋼材的性質(zhì)明顯優(yōu)于第三代高強(qiáng) 度車用鋼板鋼材的性質(zhì)需求。
[0011] 為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且 為了讓本發(fā)明所述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖， 詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0012] 圖1顯示第三代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材的性質(zhì)目標(biāo)區(qū)坐落范圍圖； 圖2顯示本發(fā)明高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法流程圖；和 圖3顯示發(fā)明實(shí)施例5的鋼材拉伸強(qiáng)度-延伸率曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 圖2顯示本發(fā)明高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法流程圖。參閱圖2的步驟S21，提 供合金鋼材，該合金鋼材的組成包括3-8wt%錳、2-4wt%鋁、0· l-2wt%硅、0· 3-0. 8wt%碳及其 余的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0014] 參閱步驟S22,熱乳該合金鋼材，以使該合金鋼材的顯微組織包含奧氏體鐵、貝氏 體鐵及馬氏體鐵。優(yōu)選地，熱乳完乳溫度大于等于850°C。
[0015] 參閱步驟S23,對(duì)熱乳后的該合金鋼材進(jìn)行退火處理，以使該合金鋼材的貝氏體鐵 和馬氏體鐵組織分解成鐵素體和奧氏體鐵組織。優(yōu)選地，退火溫度為650至750°C，而退火 時(shí)間為30至120分鐘。
[0016] 在本實(shí)施例中，經(jīng)由退火處理可使該合金鋼材擁有接近等軸的極細(xì)晶鐵素體，其 有助于鋼材的均勻變形及拉伸強(qiáng)度的提升。
[0017] 參閱步驟S24,冷乳退火后的該合金鋼材。優(yōu)選地，冷乳裁減率為25至50%。
[0018] 參閱步驟S25,對(duì)冷乳后的該合金鋼材進(jìn)行退火處理，以制得具有50至70%殘余奧 氏體鐵相的高強(qiáng)度高延展性鋼材。優(yōu)選地，退火溫度為650至750°C，而退火時(shí)間為30至 120分鐘。此外，該高強(qiáng)度高延展性鋼材的拉伸強(qiáng)度（TS)與延伸率（E1)滿足以下關(guān)系式： TS [MPa] =700+ (MX 30) + {50/ (CR%X 100)} + (730-T) El [%] =30+(CR%X 0· 6) + {[ (t/30)-1] X 10} -1 700-Τ I X 0· 5 其中M為錳含量（wt%)，CR%為冷乳裁減率，T為退火溫度（°C )，t為退火時(shí)間（分鐘）。
[0019] 現(xiàn)以下列實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但并不意味著本發(fā)明僅局限于這些實(shí)施例所揭 示的內(nèi)容。
[0020] 參閱表1，其列出發(fā)明實(shí)施例1~5與比較例1~2的鋼材實(shí)驗(yàn)結(jié)果。比較例1~ 2的冷乳裁減率為0%，退火溫度為700°C，而退火時(shí)間分別為30分鐘和60分鐘。發(fā)明實(shí)施例 1~3的冷乳裁減率為25%，退火時(shí)間為30分鐘，而退火溫度分別為650 °C、700 °C和730 °C。 發(fā)明實(shí)施例4~5的冷乳裁減率為50%，退火時(shí)間為30分鐘，而退火溫度分別為675°C和 700。。。
[0021] 表1.發(fā)明實(shí)施例1~5和比較例1~2的鋼材實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表1的結(jié)果顯示比較例1~2的拉伸強(qiáng)度（TS)均未達(dá)到1000 MPa，而發(fā)明實(shí)施例1~ 5的拉伸強(qiáng)度（TS)均高于1000 MPa。
[0022] 參閱圖3,其是顯示發(fā)明所述例5的鋼材拉伸強(qiáng)度-延伸率曲線圖。圖3及表1的 結(jié)果顯示發(fā)明實(shí)施例5的鋼材延伸率（E1)高達(dá)62%，且其強(qiáng)延積也高達(dá)69 GPa%，明顯優(yōu)于 第三代高強(qiáng)度車用鋼板鋼材的性質(zhì)需求。
[0023] 上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本發(fā)明利用鋼材合金設(shè)計(jì)、乳延控制及退火處理，確實(shí)可制作 出高拉伸強(qiáng)度、高延伸率及高強(qiáng)延積的鋼材。
[0024] 上述實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，并非限制本發(fā)明，因此本領(lǐng)域技術(shù) 人員對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改及變化仍不脫本發(fā)明的精神。本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)如后述的權(quán) 利要求書所列。
[0025] 符號(hào)說明 S21-S25 步驟。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法，包括以下步驟： (a) 提供合金鋼材，該合金鋼材的組成包括3-8wt%猛、2-4wt%錯(cuò)、0. l-2wt%娃、 0.3-0. 8wt%碳及其余的鐵和不可避免的雜質(zhì)； (b) 熱乳該合金鋼材，以使該合金鋼材的顯微組織包含奧氏體鐵、貝氏體鐵及馬氏體 鐵； (c) 對(duì)熱乳后的該合金鋼材進(jìn)行退火處理，以使該合金鋼材的貝氏體鐵和馬氏體鐵組 織分解成鐵素體和奧氏體鐵組織； (d) 冷乳退火后的該合金鋼材；以及 (e) 對(duì)冷乳后的該合金鋼材進(jìn)行退火處理，以制得具有50至70%殘余奧氏體鐵相的高 強(qiáng)度高延展性鋼材。2. 如權(quán)利要求1的高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法， 其中步驟（b)的熱乳完乳溫度大于等于850°C。3. 如權(quán)利要求1的高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法， 其中步驟（c)的退火溫度為650至750°C。4. 如權(quán)利要求1的高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法， 其中步驟（c)的退火時(shí)間為30至120分鐘。5. 如權(quán)利要求1的高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法， 其中步驟（d)的冷乳裁減率為25至50%。6. 如權(quán)利要求1的高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法， 其中步驟（e)的退火溫度為650至750°C。7. 如權(quán)利要求1的高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法， 其中步驟（e)的退火時(shí)間為30至120分鐘。8. 如權(quán)利要求1的高強(qiáng)度高延展性鋼材的制造方法， 其中步驟（e)的高強(qiáng)度高延展性鋼材的拉伸強(qiáng)度（TS)與延伸率（E1)滿足以下關(guān)系 式： TS [MPa] =700+ (MX 30) + {50/ (CR%X 100)} + (730-T) El [%] =30+(CR%X 0· 6) + {[ (t/30)-1] X 10} -1 700-Τ I X 0· 5 其中M為錳含量（wt%)，CR%為冷乳裁減率，T為退火溫度（°C )，t為退火時(shí)間（分鐘）。
【文檔編號(hào)】C21D6/00GK105986175SQ201510092613
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年3月2日
【發(fā)明人】涂睿帆, 楊國政, 蔡明欽, 蔣龍仁, 張志溥, 陳志慶, 歐志鴻
【申請(qǐng)人】中國鋼鐵股份有限公司