[發明專利]一種超低碳鋼的制造方法及使用該方法制得的超低碳鋼

有效

• 申請號: 200910196096.2
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號: CN102021278A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 金鑫焱;王利
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21D1/26
• 分類號: C21D1/26;C21D1/68;C22C38/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英

技術領域

本發明涉及一種超低碳鋼的制造方法及使用該方法制造的超低碳鋼，特別地，所述超低碳鋼具有由細晶粒鐵素體組成的表層和由粗晶粒鐵素體組成的心層。

背景技術

IF鋼(Interstitial?Free?Steel)，又叫無間隙原子鋼，其特點是在超低碳鋼中加入Ti、Nb等元素，形成Ti和Nb的C、N化合物，使鐵素體得到深層次的凈化，基體成無間隙原子狀態。由于IF鋼中無間隙原子，所以IF鋼具有優良的深沖性能：高塑性應變比(r值)、高延伸率、高硬化指數(n值)，并具有較低的屈強比和優異的非時效性，因此被譽為第三代超深沖用鋼，廣泛應用于汽車制造等行業。

由于IF鋼晶界缺乏C、N等固溶原子導致晶間結合力顯著下降，所以IF鋼具有二次脆性現象。添加B元素可以有效地改善IF鋼的二次脆性。除此之外，細化晶粒也是改善二次脆性的有效方法，但是當采用低溫退火抑制鐵素體晶粒長大時，屈強比會增大，r值會降低，從而成形性能降低。

晶粒細化是目前所知的既能提高強度，又能改善韌性的主要方法，研究發現，僅靠晶粒細化就可以將屈服強度大幅度提高，但是這種屈服強度的提高是以犧牲塑性為代價的，因此有學者提出了“晶粒適度細化”的觀點，既獲得較高的屈服強度，塑性和屈強比又能滿足要求。

日本JFE公司開發了一種超細晶粒高強度IF鋼板(SFGHITEN)，主要利用析出的Nb(C、N)微粒和細化晶粒得到強化，并且改善IF鋼二次脆性。與傳統IF鋼相比，其C和Nb元素含量相對較高(C接近0.006％，Nb接近0.1％)，平均晶粒尺寸從13μm降至9μm，強度級別有340MPa、390MPa、440MPa。

如果能夠得到一種細晶粒與粗晶粒適當組合的金相組織，則理論上可以獲得細晶與粗晶組合的性能，一方面細晶粒可以提高屈服強度，另一方面粗晶?？梢员３炙苄浴τ贗F鋼而言，細化表層晶粒可以獲得較高的表面硬度、適當提高鋼板強度、還可以改善二次脆性，同時具有優良的深沖性能。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種超低碳鋼的制造方法，其采用兩次連續退火工藝。

本發明的另一個目的在于提供一種超低碳鋼，其具有由細晶粒鐵素體組成的表層和由粗晶粒鐵素體組成的心層。

根據本發明的制造方法生產的超低碳鋼具有表層細晶粒鐵素體和心層粗晶粒鐵素體，從而既能提高屈服強度，又能保持塑性。

為了達到上述目的，本發明的解決方案是：

根據本發明的超低碳鋼的制造方法，包括以下步驟：

a.進行一次退火，退火溫度范圍為730～780℃，退火氣氛為N₂+(5～10％)H₂；

b.在一次退火后的鋼板兩表面上涂覆200～300ml/m²的脫脂劑，所述脫脂劑的堿濃度范圍優選為10％～20％；

c.進行二次退火，退火溫度范圍為800～880℃，升溫速率為3～6℃/s，退火氣氛為N₂+(5～10％)H₂。

一次退火時，升溫速率沒有要求；二次退火時，升溫速率是有要求的，其不能太快，因為在二次退火升溫的過程中，鋼板表面涂的脫脂劑在向鋼板內部擴散，如果升溫速率過快，到了一定的溫度，晶粒會開始再結晶，此時脫脂劑向內擴散對晶粒細化的影響就變得不明顯，表層細晶粒層的厚度也會相應的變薄。優選地，二次退火的升溫速率為4～5℃/s。

一次退火的時間可以選擇30～100s，二次退火的時間可以選擇60～120s。

本發明所選擇的冷軋超低碳鋼的軋制工藝與傳統IF鋼的生產工藝相同。特別地，為獲得表層細晶粒的超低碳鋼，本發明的方法采用“兩次連續退火”工藝。步驟a采用較低溫度連續退火，其目的是獲得已再結晶但并未充分長大的鐵素體等軸晶。步驟b在二次連續退火之前，鋼板表面涂脫脂劑，所涂脫脂劑的量為200～300ml/m²。在還原性氣氛下，在退火升溫過程中，脫脂劑發生分解，并由表至里向鋼板內部擴散，鋼板心部晶粒正常長大，而鋼板表層晶粒的生長得到抑制，從而得到表層晶粒細小、內部晶粒相對粗大的組織。表層細晶粒層的厚度可以通過鋼板表面所涂脫脂劑的量以及升溫速率控制，鋼板表面涂的脫脂劑量大、升溫速率緩慢，則表層細晶粒層的厚度越大。