[發明專利]一種釩微合金化熱軋相變誘導塑性鋼及制備方法

有效

• 申請號: 201410174042.7
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103898404A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 侯曉英;王業勤;韓杰;許榮昌
• 申請（專利權）人: 萊蕪鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C21D8/02
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

技術領域

本發明屬于冶金材料技術領域，具體涉及一種1000MPa級以上釩微合金化熱軋相變誘導塑性鋼及制備方法。

背景技術

隨著地球溫室效應的影響和二氧化碳排放量的日益增加，在提高安全性能的同時實現汽車輕量化成為汽車工業發展的主要趨勢，高強鋼和先進制造技術的廣泛應用是解決此難題的有效方法。

相變誘導塑性鋼雖然同時具備高強度和高塑性的優點，但其需要添加一定量的Si(1.5％左右)抑制滲碳體析出，以便于在室溫下獲得一定體積分數的殘余奧氏體，然而高Si含量會導致鋼板熱軋時表面形成大量氧化物且這些氧化物在隨后的酸洗過程中不能被輕松去除，其影響了相變誘導塑性鋼的廣泛應用。

高強相變誘導塑性鋼可采用如下的手段提升其性能：/

(1)Al替代部分Si：Al與Si類似，均可抑制或者延遲滲碳體析出，因此使用Al代Si可改善表面質量，然而由于Al不能提供與Si相同的固溶強化作用，在降低了抗拉性能的同時還會顯著提高Ms點，降低殘奧的穩定性；

(2)增加C含量：將C含量增加到0.3～0.4％，可使相變誘導塑性鋼的強度達到1000MPa以上，然而如此高的C含量會嚴重影響焊接性能，以及使熱軋變得困難；

(3)增加馬氏體含量：采用在最終組織中產生少量馬氏體，可提高強度，但會損失了韌性和成型性。

利用成分及工藝的設計來提高綜合性能，仍是高強TRIP鋼發展的主要趨勢。

發明內容

針對高強相變誘導塑性鋼在發展過程中存在的諸多問題，本發明提供了一種1000MPa級以上釩微合金化熱軋相變誘導塑性鋼及制備方法，采用本發明的成分設計及制備方法，可以生產出具有良好表面質量和綜合力學性能的1000MPa級以上熱軋相變誘導塑性鋼，其可以有效緩解汽車工業面臨著環境保護和安全性的問題。該鋼材除可用于制造高質量的汽車板、底盤部件、車門、沖擊梁，還可以用于制造結構件、加強件、安全件等構件。

本發明提供的鋼材的按質量百分比包括C：0.18～0.23％，Si≤0.50％，Mn：1.0～1.5％，V：0.16～0.20％，N：0.01～0.03％，P≤0.06％，S≤0.005％，余量為Fe及其他不可避免的雜質。

優選的，所述熱軋相變誘導塑性鋼的軋制過程中，再結晶區開軋溫度為1100～1150℃，累計壓下率≥80％；未再結晶區開軋溫度為900～950℃，累計壓下率≥81％；所述軋制過程的終軋溫度為800～840℃。

采用兩階段控制軋制，較大的累積壓下率加之適當降低最后幾個道次的軋制溫度，一方面使得奧氏體晶粒被反復拉伸壓扁，增加γ/α的界面長度，晶界區因為內吸附作用，可偏聚較多的碳，有利于粒狀貝氏體中小島的形成；另一方面，增加晶粒中的層錯能，從而增加了自由能和固溶原子的擴散速率，而固溶原子擴散速率增加的進一步影響是使未相變的奧氏體中富含碳，從而增加其穩定性，有利于穩定殘余奧氏體的保留，最終產品鋼中殘余奧氏體體積分數≥12.0％。

優選的，所述熱軋相變誘導塑性鋼的制備方法包括冷卻過程，所述冷卻過程包括：首先以20～30℃/s的冷速層流冷卻至710～740℃，然后空冷至650～690℃，最后采用氣霧冷卻，以≥50℃/s的冷速冷卻至380～420℃。

采用三段式冷卻(層流冷卻→空冷→氣霧冷卻)，并嚴格控制冷卻速度和冷卻溫度，可使得最終微觀組織形成多邊形鐵素體+島狀貝氏體+殘余奧氏體三相復合組織，基體中彌散地分布著直徑為2～5nm的細小V(C，N)析出粒子。根據有關的方法進行估算，其對材料強度的貢獻＞200MPa。本發明的相變誘導塑性鋼具備優良的綜合性能，其抗拉強度≥1000MPa，斷后延伸率≥22.0％，屈強比≤0.69，加工硬化指數≥0.22，擴孔率≥90％。

優選的，所述熱軋相變誘導塑性鋼中殘余奧氏體體積分數≥12.0％，基體中彌散地分布著直徑為2～5nm的細小V(C，N)析出粒子。

本發明還提供了一種鋼材的制備方法，包括：

(1)鋼錠加熱至1200±10℃，鍛造成厚度為100～220mm的板坯；

(2)將板坯加熱到1200～1250℃，保溫1～2h；

(3)軋制；

(4)冷卻；