[發明專利]加工性優良的TRIP/TWIP高強塑性汽車鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 200910012223.9
• 申請日: 2009-06-22
• 公開（公告）號: CN101928876A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 嚴玲;劉仁東;孫建倫;郭金宇;王科強;孟貝;徐鑫;林利
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C22C38/06;C22C38/04;C22C33/04;C21D8/02;C21D1/18;C21D1/60;B21B37/74
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技術領域

本發明屬于特殊鋼熱處理加工技術領域，涉及一種加工性良好、同時具有TRIP和TWIP兩種效應的高強度、高塑性汽車用薄鋼板及其制備方法。

背景技術

現代汽車結構、性能和技術的重要發展方向是減重、節能、降低排放和提高安全性。隨著冶金工業的發展，先后開發了DP和TRIP鋼，對汽車工業的發展起到了有力的推動作用。TWIP鋼的研制開發更是鋼材在強度和延展性綜合性能上的一次重大突破，它不僅具有很高的強度和成型性，還具有很好的吸收撞擊能量的能力，作為汽車用鋼在性能上具有明顯的優勢，成為新一代延性高強鋼的發展方向。

但傳統TWIP鋼是在哈德菲爾(Hadfield)鋼的基礎上演變而來，其加工性能很差，主要原因為：(1)超高含量的Mn元素(≥20％)降低了鋼的導熱率，且自由線收縮值(2.4％～3.0％)是普通碳鋼的2～3倍，導致鋼的鑄態組織粗大，原始鑄坯/錠表面易產生熱裂紋，熱軋后裂紋加劇。(2)由于鋼中含有大量的Mn元素，鑄造時可能造成鋼中成分偏析以及S和P元素在晶界偏聚，弱化晶界，同時大量脆性碳化物(M₂₃C₆、M₅C₂)的析出使TWIP鋼在熱軋過程中極易產生沿晶裂紋。(3)高Mn鋼固有的高加工硬化速率，導致軋制變形抗力較高，增加了軋機負荷，使其難以冷加工成形。

隨著高錳鋼生產技術的發展，在Hadfield鋼的基礎上，發展了以添加高Si、高Al和Ni、V、Ti、Cr等合金元素獲得具有奧氏體結構的TWIP鋼。如專利公開號為CN?101215672A和CN?101235464A的兩個中國專利中，受到超高錳(≥20％)和高硅、高鋁(≥2％)的限制，熱軋TWIP鋼板的制備采用鑄錠、熱鍛，以改善熱軋板料的表面缺陷。然而熱鍛工序必須離線進行，既破壞了生產的連續性又增加了生產成本。而公開號CN?101066503A和CN?101084073A的兩個德國專利中，為了避免軋制缺陷的發生，采用了DSC(Direct?Strip?Casting)的鋼帶連鑄工藝來進行鑄造帶材的制備，經冷軋后獲得TWIP薄鋼板。但DSC技術在實際工業生產中存在性能穩定性差和高成本等明顯的劣勢。荷蘭克里斯塔爾公司的PCT/EP2006/001034專利中，薄鋼帶的退火時間長達4小時，極大的制約了連續生產進程。韓國PCT/KR2007/006780專利中分別采用的是中高C(≥0.6％)、高Al(≥1.4％)合金體系，較高的碳當量和高Al成分降低了可焊性，也增加了連鑄工序的難度。ARCELOR與THYSSENKRUPP共同申請的專利PCT/IB2007/001866，在中高C(≥0.6％)的基礎上添加了部分Ni、Nb、Mo、V等微合金元素，一定程度上增加了產品成本。

現有TWIP鋼技術中，針對TWIP效應進行了鋼種成分和工藝設計，其抗拉強度未能達到超高強(≥900MPa)要求；而具有TRIP效應的冷軋汽車鋼板其強度雖高，但塑性偏低(≤30％)。具有TRIP/TWIP綜合效應的汽車用鋼專利技術尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有低成本及良好冷、熱軋成形性，并同時具有TRIP和TWIP效應的高強塑性汽車用薄鋼板及其制備方法，以便降低車體重量，實現燃油經濟性和降低廢氣排放造成的環境污染。

本發明的目的是這樣實現的：一種加工性優良的TRIP/TWIP高強塑性汽車鋼，其化學組成以重量百分比計為：C?0.10％～0.45％，Si≤0.6％，Mn?10％～20％，Al≤0.30％，P≤0.20％，S≤0.005％，Re?0.05％～0.30％，N?0.004％～0.05％，Nb≤0.1％，余量為Fe和不可避免雜質。各化學元素在鋼中的作用如下：

C：有利于發明鋼獲得所需的強度指標；增加奧氏體的穩定性，以避免Mn降低后所引起的奧氏體穩定性的過度降低，在鋼中保持中(低)C，抑制鐵素體及ε-馬氏體的過早形成，因此，優選的C含量為0.10％～0.45％。

Mn：與現有技術相比，發明鋼在設計成分中大大降低了Mn含量，降低了鑄坯凝固過程中的微觀偏析、軋制缺陷產生機會和加工硬化率過高造成的軋制困難。當Mn含量超過20％時，其TWIP效應強烈，不利于高強度的獲得；如Mn含量低于10％，則完全由表現為TRIP效應，不利于材料獲得高塑性。因此Mn的合適范圍在10％～20％之間。

Si的加入有利于強度的提高和適量的輕質化；