[發明專利]一種1500MPa級低碳中錳含銅鋼的成分設計及生產方法

有效

• 申請號: 201710207367.4
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107043895B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 景財年;涂英明;石子杰;邢兆賀
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: C22C38/42
• 分類號: C22C38/42;C22C38/54;C22C38/58;C22C38/06;C22C33/04
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本發明涉及一種1500MPa級低碳中錳含銅鋼的成分設計及生產方法，其化學成分的質量百分含量為：C：0.20%～0.23%，Si：0.5%～0.8%，Mn：3.5%～4.0%，Al：1.2%～2.0%，Cr：0.5%～1.0%，Cu：0.6%～1.0%，Ni：0.2%～0.5%，N：0.003％～0.012％，B：0.00051%～0.003%，余量為Fe和不可避免的雜質。本發明在傳統TRIP鋼基礎上添加部分合金元素，較大幅度提高了錳含量使其達到中錳范圍，以Al替代Si元素的同時保留適當Si元素，使兩者搭配使用；加入一定量可析出強化的Cu元素，使其與適量Ni元素搭配使用，消除材料在熱加工時Cu引起的“熱脆”現象。此外，還加入少量Cr元素，加入了適量N元素與Al元素進行搭配使用，通過熱軋與熱配分工藝的配合，獲得具有超高強度和良好塑性的馬氏體+殘余奧氏體+析出第二相粒子組織，抗拉強度超過1500MPa。

技術領域

本發明涉及的是一種汽車高強度鋼的成分設計和生產方法，特別涉及一種1500MPa級低碳中錳含銅鋼的成分設計及生產方法。

背景技術

目前，為了節約能源、降低燃油消耗、減少廢氣排放，生產節能環保型汽車已成為世界汽車企業的主要目標之一，為此，國內外的許多汽車企業采取了一系列措施，其中最有效的措施之一就是汽車輕量化。資料顯示：若使用先進高強度鋼（AHSS）板，可使原厚度為1.0~1.2mm的車身鋼板減薄到0.7~0.8mm，隨之帶來的是車身重量減小15%~20%，節油8%~15%。到目前為止，世界各國已開發出各種先進高強度鋼板，如：第一代先進高強鋼：雙相（DP）鋼、多相（CP）鋼和相變誘導塑性（TRIP）鋼等，它們主要以鐵素體為基體，強塑積（抗拉強度和斷后伸長率的乘積）一般在15GPa·%以下；第二代先進高強鋼：孿晶誘導塑性（TWIP）鋼、誘導塑性輕鋼（L-IP)和剪切帶強化（SIP）鋼等，它們為全奧氏體組織，強塑積往往在50GPa·%以上；第三代先進高強鋼：QP（淬火-配分）鋼等，它們是一種以貝氏體、馬氏體或兼而有之的高強度相為基體，以殘余奧氏體、少量鐵素體為韌性相，強塑積在20～40GPa·%的多相鋼，具有多相、亞穩和多尺度的精細組織。

第一代先進高強度鋼是主要以鐵素體組織為主的多相鋼，合金含量低，成本低，但由于其強塑積小，難以滿足未來汽車輕量化和安全性需求，第二代先進高強鋼的力學性能優異，但因其合金含量高，使得成本大大增加，同時，過高的合金含量使鋼板的焊接性能、涂覆性能變差。且這些鋼板的加工難度也非常大，因此，在第一代和第二代AHSS均存在一定缺陷的情況下，研究人員正致力于第三代AHSS的研究，這類鋼的強度為800~1500MPa，強塑積超過30GPa·%，且生產成本相對較低，在生產中易于實現，因此，第三代AHSS已成為汽車輕量化材料目前和未來的研究熱點。

AHSS作為支撐汽車輕量化理念的主要材料之一，對汽車未來的發展起著非常重要的作用。汽車用AHSS發展的總趨勢將是鋼板高強度化的同時具備良好的塑韌性和成形性。隨著科技不斷的進步，在不久的將來，對具有更高性能的車用AHSS的開發和應用將會取得更大的發展。

發明內容

針對汽車輕量化面臨的上述挑戰，本發明提出一種1500MPa級低碳中錳含銅鋼的目的在于通過對成分的合理設計及優化，將熱軋+QP工藝結合，獲得一種生產效率高、在實際生產中易于生產且可以大幅提高熱沖壓QP鋼板綜合性能的成分設計及生產方法。

本發明的設計思路在于：本發明的成分配比是在TRIP鋼的基礎上通過改變某些元素的含量和另外加入一些可以強化、改善鋼鐵材料力學性能的合金元素來實現的，并遵循了“多元少量”的合金化原則，同時本發明通過熱軋與QP（淬火-配分）熱處理工藝的配合，獲得了具有超高強度和良好塑性的馬氏體+殘余奧氏體+析出第二相粒子的組織，其抗拉強度超過1500MPa，且具有優異的塑韌性。

其特點有：（1）較大幅度提高Mn的含量，使其達到中錳鋼中的錳含量。