一種高強度高塑性中錳q&p鋼冷軋退火板及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車板及家電板，尤其是涉及一種高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火 板及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 先進高強度鋼(AHSS)可最大限度在保證汽車自重降低的同時提升汽車安全性，因 此成為各大汽車行業(yè)關(guān)注的焦點。自先進高強度鋼提出以來，得到了快速發(fā)展，先后開發(fā)出 了以IF鋼、DP鋼、TRIP鋼為代表的第一代高強鋼、以TWIP鋼為代表的第二代高強鋼和最近提 出的以Q&P鋼為代表的第三代高強鋼。第一代高強鋼提高了鋼的強度，但是塑性較低;第二 代高強鋼雖然強度和塑性都很理想，但是合金元素添加太多，成本較高;而第三代高強鋼Q& P鋼則可以兼顧成本、性能強度與塑性，是今后的發(fā)展方向。目前先進高強鋼已經(jīng)在汽車工 業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如在汽車的加強件A/B/C柱、車門檻、前后保險杠、車門防撞梁、橫梁、縱 梁、座椅滑軌等零件。
[0003] Q&P工藝是2003年美國柯州礦校Speer J G等人在研究中碳高硅鋼(0.35C-1.3Mn-0.74Siwt.%)的熱處理工藝時，獲得了貧碳的馬氏體和富碳的殘余奧氏體，并改善了性能， 由此他們建立其熱力學過程和動力學模型，并將其稱為馬氏體型鋼熱處理的新工藝一淬火 與配分(簡稱Q&P)工藝。隨后Q&P工藝較多地應(yīng)用在了低錳TRIP鋼領(lǐng)域，并開發(fā)出了使用Q&P 工藝的低錳TRIP鋼，然而由于低錳TRIP鋼自身的成分限制尤其是Μη含量的限制，導致了最 終獲得的殘余奧氏體組織不多，強度和性能都不能得到明顯的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火板及其制備工藝，將Q&P工藝 應(yīng)用在中錳鋼領(lǐng)域，并開發(fā)出兩相區(qū)Q&P工藝，最終得到馬氏體+殘余奧氏體+鐵素體組織的 復相中錳Q&P鋼，抗拉強度900~1300MPa，塑性24~37%，強塑積達30~45GPa%。
[0005] 本發(fā)明一種高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火板，其化學組分及重量百分含量分 別為：C 0.1~0.3%，Si 0.8~2·0%，Μη 4.0~8.0%，P<0.01%，S < 0·01%，Ν < 0.01%，其余為 鐵以及不可避免的雜質(zhì)。
[0006] 上述的一種高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火板，其化學組分中還包括重量百分 比< 0.06%的Nb或V或Ti，其他化學組分及重量百分含量優(yōu)選：C 0.12~0.22%，Si 1.2~ 1·8%，Μη 5.0~7.0%，0.01%，S < 0.01%，N < 0.01%，其余為鐵以及不可避免的雜 質(zhì)。
[0007] 一種高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火板的制備方法，包括冶煉、鑄造、熱乳、冷 乳及熱處理工序，所述退火板的化學組分及重量百分含量為:C 0.1~0.3%，Si 0.8~2.0%，Μη 4.(K8.0%，P<0.01%，S < 0·01%，Ν < 0.01%，其余為鐵以及不可避免的雜質(zhì)。
[0008] 上述一種高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火板的制備方法，所述熱乳工序要求鋼 坯加熱至1150~1250Γ后保溫1到2小時，之后在完全奧氏體化溫度區(qū)間進行粗乳和精乳，整 個熱乳壓下率為2 90%;所述冷乳工序采用常規(guī)冷乳工藝，壓下率2 50%，保證表面質(zhì)量、板 型質(zhì)量和組織均勻性;熱乳工序完成后對鋼板進行中間退火處理，可在熱乳空冷至室溫后 或直接在熱狀態(tài)下進行中間退火，要求在奧氏體化開始溫度AC1與結(jié)束溫度AC3溫度之間的 兩相區(qū)進行退火，退火時間在4-10小時之間，退火后空冷至室溫。
[0009]上述一種高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火板的制備方法，所述中間退火工序 為：熱乳空冷至室溫后，以2-15°C/s的加熱速度加熱至AC1+30°C~(ACl+AC3)/2溫度區(qū)間 內(nèi)，保溫6-10小時后，空冷至室溫。
[0010]上述一種高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火板的制備方法，所述熱處理工序為： 首先以2~10°C/S的速度將鋼板加熱到AC1~AC3兩相區(qū)中間溫度保溫3-10分鐘，接著以大于 臨界冷速的冷卻速度冷卻至Ms點以下溫度60~150°C，保溫10s后，以2 10°C/s的速度升溫到 350-500°C，保溫1-2分鐘后，淬火到室溫;熱處理后的顯微組織為馬氏體+殘余奧氏體+鐵素 體組織，鋼板抗拉強度900~1300MPa，塑性24~37%，強塑積30~45GPa%。
[0011] 進一步地，所述熱處理工序為:首先以2~5°C/s的速度將鋼板加熱到(AC1+30°C)~ (ACl+AC3)/2-10°C的溫度區(qū)間保溫5-10分鐘，接著以大于臨界冷速的冷卻速度冷卻至Ms點 以下溫度60~150°C，保溫10s后，以2 10°C/s的速度升溫到350-450°C，保溫1-2分鐘后，淬火 到室溫;熱處理后的顯微組織為馬氏體+殘余奧氏體+鐵素體組織，其中殘余奧氏體的體積 含量2 20%，組織平均晶粒尺寸< 2μπι，鋼板抗拉強度900~1300MPa，塑性24~37%，強塑積30~ 45GPa%〇
[0012] 本發(fā)明化學組分配比原理分析： 錳(Μη):錳作為奧氏體穩(wěn)定化元素，可以提高室溫下奧氏體的穩(wěn)定性，提高殘余奧氏體 的含量，通過實驗還發(fā)現(xiàn)Μη元素能夠提高鋼鐵的淬透性，隨著Μη含量的提高可以有效降低 馬氏體臨界轉(zhuǎn)變速率，同時和熱處理工藝配合可以起到細化晶粒的作用，致使本發(fā)明最終 獲得細小的組織，提高了強度和塑性;但是考慮到成本以及后期焊接性能，本發(fā)明中要求Μη 含量在4~8%之間，優(yōu)選5~7%。
[0013] 碳(C):碳可以起到固溶強化和析出強化作用，是高強鋼中必須含有的元素，另一 方面它可以在奧氏體中富集提高奧氏體的穩(wěn)定性，致使獲得更多的殘余奧氏體，本發(fā)明主 要利用其穩(wěn)定奧氏體的作用，通過中間退火和Q&P工藝處理，讓C在奧氏體中富集，使這一作 用達到最大;然而如果碳含量太多則會導致碳化物析出，嚴重影響性能，因此本發(fā)明中要求 c含量在0 · 1~0 · 3%之間，優(yōu)選0 · 12~0 · 22%。
[0014]硅（Si):硅在碳化物中的溶解度極低，在Q&P工藝過程中能夠強烈抑制Fe3C的形 成，使更多的碳擴散至奧氏體中而不生成碳化物，提高殘余奧氏體的穩(wěn)定性;有效抑制滲碳 體所需要的Si含量至少為0.8%，高含量的硅元素會使鋼板的熱乳性能降低，在鋼板表面形 成穩(wěn)定的氧化物Mn 2Si04,在熱鍍鋅生產(chǎn)線中隔斷鋅液和鋼板表面的反應(yīng)，降低鋼板的潤濕 性能，使鋼板表面質(zhì)量下降，工件覆鍍性差，因此本發(fā)明中要求Si含量在0.8~2.0%，優(yōu)選： 1.2~1.8%〇
[0015] 其余元素的添加，主要根據(jù)元素的相應(yīng)作用及所需的性能調(diào)整進行選擇，為本領(lǐng) 域公知技術(shù)。
[0016] 本發(fā)明公開的中間退火工藝的目的在于有效的控制組織中的鐵素體相和奧氏體 相的比例，從而控制C在奧氏體的第一次富集;本發(fā)明公開的Q&P連續(xù)退火處理工藝，其理論 基礎(chǔ)雖然是Speer等人提出的CCE模型，但是本發(fā)明是兩相區(qū)Q&P退火工藝，因此在原有CCE 模型的基礎(chǔ)上進行了改進:首先兩相區(qū)（F+A)的保溫溫度設(shè)定在AC1+30°C至(ACl+AC3)/2-l〇°C的溫度區(qū)間，保證組織中含有一定量的鐵素體和奧氏體，隨后根據(jù)CCE模型計算出最佳 淬火溫度60~150°C進行淬火處理，再根據(jù)CCE模型計算出配分溫度350~450°C并加熱至該溫 度區(qū)間，保溫60~120s后，淬火至室溫。
[0017] 本發(fā)明的有益效果為： 本發(fā)明通過優(yōu)化化學組分，增加中間退火工序，并將Q&P工藝應(yīng)用于中錳鋼中，有效提 高了退火板中的殘余奧氏體含量，使殘余奧氏體的體積含量2 20%;獲得了細小復相組織， 組織平均晶粒尺寸< 2μL?;鋼板抗拉強度900~1300MPa，塑性24~37%，強塑積30~45GPa%;在提 高了強度的同時塑性也得到了保證，同時兼顧了制作成本。
【附圖說明】
[0018] 圖1~圖7為本發(fā)明實施例1~7的Q&P工藝處理后組織照片圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明一種高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火板，其化學組分及重量百分含量分 別為：C 0.1~0.3%，Si 0.8~2·0%，Μη 4.0~8.0%，P<0.01%，S < 0·01%，Ν < 0.01%;其中C 優(yōu)選0.12~0.22%^優(yōu)選1.2~1.8%，]?11優(yōu)選5.0~7.0%，組分中還可添加重量百分比<0.06% 的Nb或V或Ti，其余為鐵以及不可避免的雜質(zhì)。
[0020] 本發(fā)明高強度高塑性中錳Q&P鋼冷乳退火板的制備方法，包括冶煉、鑄造、熱乳、 冷乳及熱處理工序，退火板的化學組分及重量百分含量為：C 0.1~0.3%，Si 0.8~2.0%，Μη 4.0~8.0%，？<0.01%，3<0.01%4<0.01%，其余為鐵以及不可避免的雜質(zhì)；熱乳工序要 求鋼坯加熱至1150~1250Γ后保溫1到2小時，之后在完全奧氏體化溫度區(qū)間進行粗乳和精 車L，整個熱乳壓下率為2 90%;熱乳工序完成后對鋼板進行中間退火處理，中間退火工序為： 熱乳空冷至室溫后，以2-15°C/s的加熱速度加熱至AC1+30°C~(ACl+AC3)/2溫度區(qū)間內(nèi)，保 溫6-10小時后