[發(fā)明專利]一種薄帶連鑄中錳鋼及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610776326.2
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN107794453A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓啟航;張玉龍;王利;于艷;方園;王成全
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/06;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)31228
• 代理人: 楊丹莉,李丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼材及其制造方法，尤其涉及汽車用鋼材及其制造方法。

背景技術(shù)

汽車減重是降低油耗的主要途徑，也是減少廢氣排放的有效對策。同時，隨著碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)的逐年嚴(yán)格，超高強鋼的使用受到廣泛的關(guān)注。但是傳統(tǒng)超高強鋼由于成形性不足，應(yīng)用受到限制。因此，第三代汽車用鋼開始引起汽車工業(yè)的高度重視。

第一代先進(jìn)高強鋼組織構(gòu)成為鐵素體基體加低溫相變產(chǎn)物，如貝氏體，馬氏體和富碳奧氏體來增加鋼種強度，典型鋼種包括雙相鋼(DP鋼)、相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP鋼)、復(fù)相鋼(CP鋼)和馬氏體鋼。第二代先進(jìn)高強鋼主要是奧氏體鋼，主要包括奧氏體不銹鋼和孿生誘發(fā)塑性鋼(TWIP)，這類鋼表現(xiàn)出了卓越的強度和塑性匹配。但是，穩(wěn)定的全奧氏體組織要求高的合金元素含量，其成本也隨之增加，商業(yè)應(yīng)用受到限制。

因此，第三代汽車用鋼在全球范圍內(nèi)引起了廣泛興趣，企業(yè)期望獲得能將穩(wěn)定化的奧氏體與超細(xì)晶鐵素體、貝氏體或者馬氏體結(jié)合起來，以在低成本的前提下同時提高鋼種的強度和塑性的技術(shù)方案。

第三代汽車用鋼中錳鋼(也稱為中Mn-TRIP鋼)，與傳統(tǒng)相變誘導(dǎo)塑性(TRIP)鋼最大的不同在于，傳統(tǒng)相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP鋼)利用C、Si和Al提高奧氏體穩(wěn)定性，以及含量為1.5％左右的Mn。采用上述元素組合的傳統(tǒng)相變誘導(dǎo)塑性鋼(TRIP鋼)獲得的奧氏體相比例較少，約為5％～15％，其余組織為鐵素體(相比例為55％～65％)以及貝氏體(相比例25％～35％)，因而相變誘導(dǎo)塑性效應(yīng)(TRIP效應(yīng))相對較弱。然而，為了充分增強鋼板的相變誘導(dǎo)塑性效應(yīng)(TRIP效應(yīng))，中錳鋼通過添加Mn，使得Mn質(zhì)量百分比為4％～12％，從而實現(xiàn)室溫下奧氏體的相比例大于20％，進(jìn)而在變形過程中獲得持續(xù)顯著的相變誘導(dǎo)塑性效應(yīng)(TRIP效應(yīng))。這里的中錳鋼的中錳的定義是區(qū)別于孿生誘發(fā)塑性鋼(TWIP鋼)高錳含量設(shè)計(TWIP鋼的Mn含量≥15％)。

現(xiàn)有技術(shù)中為了解決第三代汽車用鋼組織性能的問題，采用的方法：例如，通過傳統(tǒng)連鑄工藝實現(xiàn)(連鑄→熱軋→罩退→酸洗→冷軋→退火)，或是通過薄帶連鑄工藝實現(xiàn)(連鑄→熱軋→罩退→酸洗，無冷軋和退火環(huán)節(jié))。薄帶連鑄工藝通過鋼水出站，快速凝固，將鑄造和軋制合二為一，可以將原本長達(dá)近千米的板材生產(chǎn)線減短至50米左右，鋼水澆鑄成鋼只需25秒左右。由于實現(xiàn)鑄軋一體化，大大簡化了熱帶鋼的生產(chǎn)工序，使鋼鐵生產(chǎn)流程更緊湊，生產(chǎn)、投資成本更低。目前，全世界擁有薄帶連鑄工業(yè)化示范生產(chǎn)線的企業(yè)有中國寶鋼，美國紐柯，德國蒂森，日本新日鐵和韓國浦項。

但現(xiàn)有技術(shù)中存在由于中錳鋼的中錳成分熱軋組織為全馬氏體，冷軋后馬氏體發(fā)生變形，退火后的晶粒尺寸一般為亞微米到微米級，為超細(xì)晶粒組織。并且由于Mn的擴散速度極慢，冷軋后即使經(jīng)過96個小時以上的罩式退火，晶粒尺寸也難以發(fā)生顯著長大，在鋼板變形過程中會發(fā)生超細(xì)晶特有的屈服點延伸(屈服平臺現(xiàn)象)，在零件表面出現(xiàn)滑移帶。

鑒于此，企業(yè)期望獲得一種汽車用鋼，其抗拉強度能夠超過1180MPa，延伸率超過14％，具有優(yōu)良的成形性能。與此同時，企業(yè)還期望能夠獲得所述汽車用鋼的制造方法，采用該制造方法可以使得工藝簡單，降低生產(chǎn)制造成本，所制造生產(chǎn)出的鋼板在鋼板變形過程中可以連續(xù)屈服(無屈服平臺和呂德斯變形)，使其表面質(zhì)量優(yōu)良、無滑移帶。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種薄帶連鑄中錳鋼，該中錳鋼的抗拉強度超過1180MPa，延伸率超過14％，且具有優(yōu)良的成形性能，從而使得形變鋼板表面質(zhì)量優(yōu)良、無滑移帶。

基于上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種薄帶連鑄中錳鋼，其化學(xué)元素質(zhì)量百分比為：C：0.18％～0.4％，Si：0.1％～2.0％，Mn：7％～12％，Al：0.01％～2％，0＜P≤0.02％，余量為Fe和其他不可避免的雜質(zhì)；此外其化學(xué)元素含量還滿足：-3.9C+11.2Mn+Si-1.9Al-41.4P≥62，式中的C、Si、Mn、Al和P分別表示相應(yīng)元素的質(zhì)量百分比。也就是說，公式中C、Si、Mn、Al和P代入的數(shù)值是百分號前的數(shù)值，例如C含量為0.18％的實施例中，該公式中C的代入數(shù)值就是0.18。

在本發(fā)明所述的技術(shù)方案中，其他不可避免的雜質(zhì)主要是指硫和氮，其含量可以控制為S≤0.1％，N≤0.2％。

本發(fā)明所述的薄帶連鑄中錳鋼的各化學(xué)元素的設(shè)計原理為：