[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度高塑性冷軋低碳鋼及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410749643.6
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104404367A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張君;丁樺;唐正友;王超
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C21D8/02
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高強(qiáng)度高塑性冷軋低碳鋼及其制備方法。

背景技術(shù)

由于汽車行業(yè)節(jié)能、環(huán)保和安全性的要求不斷提高，許多機(jī)構(gòu)致力于開發(fā)新一代輕質(zhì)高強(qiáng)汽車用鋼。強(qiáng)塑積是衡量汽車用鋼性能的一個(gè)重要指標(biāo)。第一代汽車用鋼強(qiáng)塑積較低（≤20GPa%）；第二代汽車用鋼則由于合金含量過高而導(dǎo)致成本過高，且工藝性能較差；因?yàn)榇嬖谶@些不利條件使這兩代汽車用鋼在使用上存在隱患或受到限制。近年來，許多學(xué)者加大了對Q-P鋼（低碳硅-錳系）的研究，此類鋼由于強(qiáng)塑積較高（≥20GPa%）且合金元素總含量較低而被認(rèn)定為理想的新一代汽車用鋼。

典型的低碳硅錳系Q-P鋼含有1.5%左右的錳，主要因?yàn)殄i是奧氏體穩(wěn)定元素，可以提高奧氏體穩(wěn)定性，進(jìn)而提高室溫下鋼中殘余奧氏體含量；硅的含量在1.0~2.0%，硅的存在有利于抑制配分階段（Partitioning）滲碳體的析出，從而提高奧氏體的碳含量，但硅含量過高會降低Q-P鋼的表面質(zhì)量和焊接性能。使鋼板在熱鍍鋅時(shí)鋅層的濕潤性變差，從而減弱了鋅層和基板之間的結(jié)合能力。鋁的作用與硅類似，且鋁的添加不會惡化鍍覆性能，因此鋁可以作為硅的替代元素。微合金元素Nb的加入對晶粒細(xì)化、強(qiáng)化基體起著顯著的作用，使工藝控制變得較容易，能夠在韌性不明顯下降的情況下進(jìn)一步增加鋼的強(qiáng)度。

生產(chǎn)Q-P鋼典型的工藝路線主要分為熱軋和冷軋熱處理兩種。近十年來，國內(nèi)外學(xué)者的研究領(lǐng)域主要集中在冷軋Q-P鋼的軋后熱處理。常規(guī)的冷軋Q-P鋼的熱處理工藝分為三步：（1）完全奧氏體化退火；（2）淬火至馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度（M_s）和結(jié)束溫度（M_f）之間的某一溫度，得到一定量的馬氏體和未轉(zhuǎn)變的奧氏體；（3）在淬火終點(diǎn)溫度（或高于此溫度）進(jìn)行配分，使馬氏體中的過飽和碳向奧氏體擴(kuò)散，使殘余奧氏體富碳穩(wěn)定；但通常這種工藝得到的Q-P鋼其強(qiáng)度非常高，但是塑性很差（≤15%），因此對于低碳硅錳系Q-P鋼，其強(qiáng)塑積最高只能達(dá)到25GPa%，其性能還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度高塑性冷軋低碳鋼及其制備方法，通過合理設(shè)計(jì)成分，經(jīng)熱軋-空冷-冷軋后，在Q-P處理之前添加完全奧氏體化淬火，制成高強(qiáng)度且高塑性的冷軋低碳鋼。

本發(fā)明的高強(qiáng)度高塑性冷軋低碳鋼的成分按重量百分比含C?0.15~0.20%，Si?1.3~1.5%，Mn?1.3~1.5%，A1?0.15~0.2%，Nb?0~0.05%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)，屈服強(qiáng)度730~750MPa，抗拉強(qiáng)度990~1020MPa，強(qiáng)塑積30~31GPa%，延伸率30~31%。

上述的高強(qiáng)度高塑性冷軋低碳鋼的組織為鐵素體、板條馬氏體以及殘余奧氏體。

本發(fā)明的高強(qiáng)度高塑性冷軋低碳鋼的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

1、冶煉并澆鑄制成鋼錠，其成分按重量百分比含C?0.15~0.20%，Si?1.3~1.5%，Mn?1.3~1.5%，Al?0.15~0.2%，Nb?0~0.05%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)；

2、將鋼錠加熱至1200±10℃，保溫至少2h，然后在950~1050℃范圍內(nèi)鍛造成型獲得鋼坯；

3、將鋼坯加熱至1200±10℃，保溫至少2h，然后進(jìn)行熱軋，開軋溫度1150±10℃，終軋溫度≥900℃，總壓下率為70~90%，再空冷至室溫，獲得熱軋板；

4、將熱軋板酸洗去除氧化鐵皮，然后進(jìn)行冷軋，總壓下率為60~80%，制成冷軋板；

5、去除冷軋板表面油污，然后加熱至910±10℃保溫3~5min，水冷至室溫，完成淬火；

6、將淬火后的冷軋板置于850±10℃的熔鹽鹽浴中保溫3~5min，然后置于220±10℃的混合鹽浴中淬火至220±10℃，再置于400±10℃的混合鹽浴中保溫500~600s，取出后水冷至室溫，獲得高強(qiáng)度高塑性冷軋低碳鋼。

上述方法中，酸洗是用重量濃度10%的鹽酸溶液進(jìn)行酸洗。

上述方法中的熔鹽鹽浴使用的熔鹽為NaCl熔鹽；混合鹽浴使用的熔鹽為KNO₃-NaNO₂混合熔鹽，KNO₃的重量含量為45%?，NaNO₂的重量含量為55%。

上述方法中的去除冷軋板表面油污是先用丙酮進(jìn)行清洗去除油污，然后用乙醇清洗表面，至冷軋板表面風(fēng)干后備用。