[發明專利]一種高強度板材用合金鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201410629911.0
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104328347A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 華玉葉
• 申請（專利權）人: 華玉葉
• 主分類號: C22C38/26
• 分類號: C22C38/26;C21D8/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

技術領域

本發明涉及一種合金鋼，具體涉及一種高強度板材用合金鋼及其制備方法。

背景技術

隨著汽車產業的發展，對車輛安全性的要求越來越高，同時能源的緊缺和環保的需求也要求車輛減輕自重以減少燃油消耗，因此對車輛所用鋼板的強度要求不斷提高，同時對不同部位鋼板的性能要求分工也越來越多、越細，先進的高強度鋼(AHSS)或者超高強度鋼(Ultra-HSS)應運而生。通常抗拉強度大于700MPa的鋼種可歸為超高強度鋼。超高強度具有非常高的抗拉強度和高的形變吸收能，適合制造結構件、加強件、安全件等構件。

一般采用添加Nb、Ti、Ni、Cr、Mo和Cu等合金元素，通過固溶強化、析出強化和沉淀強化等強化方式來提高鋼的強度，這樣就導致生產工藝復雜和鋼鐵成本增加，也不利于鋼鐵的可回收利用。隨著人們對綠色冶金和循環經濟的重視，如何有效利用資源、降低制造成本成為研究的熱點。本發明者充分利用“水作為合金元素”的設計思想，僅以碳、錳、硅的經濟合理成分，盡可能少添加貴重合金元素，通過控制軋后冷卻方式獲得超高強度鋼多相鋼，其主要組織為貝氏體和馬氏體與細小彌散分布的鐵素體(有可能含有少量的殘余奧氏體)，抗拉強度高于1000MPa，屈強比低，延伸率達20％，且具有良好的冷彎性能。

國際上有關熱軋高強度鋼板的制造方法已經形成多項專利，但主要集中于低合金高強度鋼(HSLA)、雙相鋼(DP)和相變誘發塑性鋼(TRIP)，對于汽車用超過1000MPa的熱軋超高強度鋼板(板厚1.5mm～6mm)，尚未統一標準。

發明內容

為達到上述目的，本發明的技術方案是，在材料設計上主要使用Si、Mn、Al等煉鋼常用脫氧元素為主要合金元素，適當配以Cu、Cr、Nb，Ag，W微合金化。

本發明提供的高強度板材用合金鋼其基本組成為如下質量百分比的成分：

C：0.30～0.38?Mn：0.5～0.8?Si：0.9～1?Al：0.01～0.6?Cr?2.0～2.2，Nb?0.08～0.1?Ag0.02～0.06?Cu?1.5～1.6?W?0.01～0.02，P：≤0.02S：<0.012其余為Fe和不可避免雜質。

本發明的高強度板材用合金鋼的一個優選實施方案為：在上述化學成分中添加C：0.32～0.36％，更有選C：0.33～0.35％，更有選C：0.34％。

本發明的高強度板材用合金鋼的另一個優選實施方案為：在上述化學成分中添加Mn：0.6～0.7％，更有選Mn：0.65％。

本發明的高強度板材用合金鋼的另一個優選實施方案為：在上述化學成分中添加Al：0.01～0.6，更有選Al：0.02～0.1，更有選Mn：0.05。

本發明的高強度板材用合金鋼的另一個優選實施方案為：在上述化學成分中添加Nb?0.08～0.1，更有選Nb?0.09。

本發明的高強度板材用合金鋼的另一個優選實施方案為：在上述化學成分中添加Cu?1.5～1.6，更有選Cu?1.55。

下面，對本發明的高強度板材用合金鋼及以該鋼種制成的高強度板材用合金鋼的化學成分作用作詳細敘述。

C：決定鋼的顯微組織構成，可以顯著提高鋼的強度，過高時會大大降低焊接性能，按重量百分比計，宜采用含量0.30～0.38；

Mn：錳是置換型合金元素，通過固溶強化細化晶粒而提高鋼的強度，是含貝氏體和馬氏體鋼中補償因C含量降低而引起強度損失的最主要且最經濟的強化元素，能提高淬火后鋼板的強度。錳是穩定奧氏體的元素，能降低奧氏體的相變溫度，促進碳在奧氏體中的溶解，提高鋼的淬透性。但要避免過高的錳含量，因為錳含量過高會降低奧氏體中碳的活度，這樣促進了碳化物的形成，并阻礙鐵素體相變，使冷卻過程中碳的富集降到最低，無法淬火得到馬氏體。過高的錳還易于偏析，惡化鋼的性能。關于硅和錳，必須調整添加的相對量以控制相的分布和體積分數，按重量百分比宜采用含量0.5～0.8；

Si：硅在鋼中起固溶強化作用，含量較多時能抑制碳化物的析出，促進鐵素體形成，從而使碳擴散到奧氏體中。硅或類似元素充當鐵素體穩定劑的作用，不僅加速先共析鐵素體的形成，而且在貝氏體形成期間阻礙滲碳體的析出，加速碳擴散到奧氏體相中，提高鋼的淬透性。添加硅并配合分段冷卻工藝可以促進鐵素體析出，有利于降低鋼的屈服強度和屈強比，并使得鋼在相變結束后，可能保留有少量的殘余奧氏體，使鋼在強度高的同時還具有一定的塑性。由于本發明不添加Nb、V和Ti也能獲得延伸性能好的超高強度的鋼，因此，要求添加硅元素，，按重量百分比，宜采用硅含量為0.9～1；