[發明專利]一種適用于連續退火工藝高強塑積汽車鋼板的生產方法

有效

• 申請號: 201110005359.4
• 申請日: 2011-01-12
• 公開（公告）號: CN102021472A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 董瀚;干勇;翁宇慶;曹文全;時捷;王存宇;徐樂;李曉源;王毛球;惠衛軍
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/38;C22C38/16;C21D9/52
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于汽車用鋼技術領域，特別是提供了一種適用于連續退火工藝高強塑積汽車鋼板的生產方法。

背景技術

高強度高塑性材料一直是材料工作者持之以恒的追求目標，特別是隨著汽車輕量化和安全性要求的提高，要求汽車結構件用鋼具有高強塑積(抗拉強度與延伸率的乘積)。第一代汽車用鋼的強塑積在10-20GPa％的水平，已經不能滿足汽車工業未來發展對輕量化和高安全的雙重要求。為了適應汽車輕量化和提高安全性的需求，近年來人們相繼開發了高強度高塑性的TWIP鋼和亞穩奧氏體鋼，即現在被稱謂的第二代汽車用鋼，它們的抗拉強度可以達到800-1000MPa，強塑積達到了60GPa％的水平。由于高合金含量，導致了鋼的工藝性能較差，冶金生產困難較大，工藝成本和合金化成本高，因而限制了其生產與應用。為了適應節約資源、降低成本、汽車輕量化和提高安全性的要求，需要研發高強塑積超高強度、而且低成本的新一代汽車用鋼，即第三代高強高塑汽車用鋼。專利申請號為“200910091129.7”的“一種低成本高強塑積汽車用鋼及其制備方法”屬于第三代汽車用鋼。該專利基于合理化學成分設計和合金元素的配分，關鍵在于控制馬氏體相變、C/Mn等溶質再次配分和奧氏體逆相變，獲得M3型組織結構，在鋼的形變過程中實現TRIP機制，提高鋼的塑性和強度。奧氏體逆相變退火工藝(以下簡稱為ART-退火)是實現該發明的關鍵工藝，但退火所需時間較長，獲得良好的強塑積水平ART-退火時間需要30分鐘以上，無法實現鋼板的連續退火和表面涂鍍工藝流程的生產。上述工藝是在鋼板組織處于準平衡態的基礎上進行的ART-退火，其退火時間控制因素是奧氏體形核速度和Mn的擴散速度，是需退火時間較長的根本原因。

我們通過增加冷軋鋼板形變儲能和獲得非平衡態組織，大幅度地縮短了逆轉變奧氏體所需時間，可實現在1-10min退火獲得良好的強塑積的條件，達到了通過快速退火提高鋼板力學性能的目的，滿足現有連續生產設備的工藝條件。另外，利用再結晶和組織結構遺傳，可有效提高鋼的力學性能，既可以提高強度，也可以進一步提高塑性，實現鋼板強塑積提高10％以上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于連續退火工藝高強塑積汽車鋼板的生產方法，減少逆轉變奧氏體退火(以下簡稱ART-退火)所需時間，以滿足連續退火工藝的生產流程的生產要求，同時進一步提高鋼板的力學性能。本發明通過引用冷軋鋼板形變儲能和獲得非平衡態組織，大幅度縮短逆轉變奧氏體所需時間，將可實現在1-10min退火獲得良好的強塑積的條件，實現快速退火提高鋼板性能的目的，滿足現有連續生產設備的工藝條件。另外，利用組織結構遺傳，可有效提高鋼的力學性能，既可以提高鋼的強度，也可以進一步提高鋼的塑性，實現鋼板強塑積提高10％以上。作為其解決方案可采用兩種方法：

方法一：采用逆轉變奧氏體退火狀態鋼板作為冷軋原料，進行壓下率為20-90％的冷軋，隨后加熱到630-680℃進行退火，退火時間為1min至6h，通常在2-10min可達到良好的強塑積水平(不低于熱軋鋼板ART退火狀態的強塑積)，10min-6h的較長時間退火可實現強塑積較熱軋鋼板ART退火狀態提高10-30％的目標，其特征是可以在較短的退火時間內實現鋼的高強塑積，對冷軋壓下率的要求不高，主要是基于鋼板冷軋前處于逆轉變奧氏體退火態組織的α相和γ相成分的差異(α相中C和Mn的含量約為γ相的1/3左右)，鋼板冷軋后富C和Mn的γ相直接轉變高碳高錳馬氏體，即鋼板本身存在化學成分的不均勻分布，見圖1～4。冷軋鋼板退火后，富C和Mn的馬氏體組織快速完成奧氏體相變和再結晶，從而實現鋼板的高強塑積，見圖5和圖6。

方法二：采用熱軋α單相組織狀態鋼板，經加熱至450-620℃保溫20min-15h退火(簡稱軟化退火)，以保證熱軋態鋼板的強度降低以利于冷軋生產，同時大尺寸碳化物得到充分析出以利于奧氏體的形核，見圖7。隨后，作為冷軋原料，進行壓下率為20-90％的冷軋，然后加熱到630-680℃進行退火，退火時間為1min至6h，通常在5-15min退火可達到良好的強塑積水平(不低于熱軋鋼板ART退火狀態的強塑積)，15min-6h的較長時間退火可實現強塑積較熱軋鋼板ART退火狀態提高10-30％的目標。主要基于三個原因：一、析出的較大尺寸的碳化物在ART-退火時提供了γ相的形核質點，大幅度減少了γ相的形核時間；二、α相組織在較大的冷軋變形過程中積累了足夠的形變儲能和形成了大量的亞晶界，形變儲能大大提高了γ相的形核率，而亞晶界提高了Mn的擴散速度；三、利用冷軋組織再結晶實現鋼板性能的強塑積提高。