專利名稱：一種超高強度冷軋汽車用鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明屬于冷軋汽車用鋼制造領域，涉及一種抗拉強度大于lGPa，延伸率大于15 %的低成本超高強度冷軋鋼板及其生產方法。
背景技術：
隨著人們對環保、資源、能源重視的不斷加強，對汽車安全標準要求的不斷提高，使得車身減重和改善碰撞性能成為了當今汽車工業的兩個主要目標。因此，國內外鋼鐵企業都將高強度鋼和超高強度鋼作為了重點研究對象，先后開發出雙相鋼(DP)、復相鋼(CP)、相變誘導塑性鋼(TRIP)等鋼種，在汽車工業中得到了廣泛的應用。然而，在現代汽車用鋼的研發進程中，強度與塑性一直是新鋼種開發的一對矛盾。目前已開發應用的高強鋼、超高強鋼(如雙相鋼、TRIP鋼、馬氏體鋼)雖然具有較高的強度，但是其塑性都隨強度的增加而顯著降低。而孿晶誘導塑性鋼(TWH^R)雖然具有良好的強度與塑性配合，但是由于其成分中含有極高的Mn合金元素和成本問題而難以進行工業生產。專利CN101376944B提出了一種高強度高屈強比的冷軋鋼板及其制造方法，其合金元素含量較低，但其抗拉強度目標僅為大于600MPa，且屈強比過高，不利于鋼板的成形性；專利CN101956139A提出了一種屈服強度700MPa級的高強度冷軋鋼板及其制備方法，其實施例中鋼板的抗拉強度均小于lOOOMPa，并且退火工藝為罩式爐退火，生產效率較低；專利CN1386139A和CN1940108A則都提出了抗拉強度在880MPa以上的超高強度冷軋鋼板及其制造方法，但它們除了延伸率較低的缺點外，在化學成分的選擇上，都不同程度的添加了Cr或Nb、T1、B等微合金元素，使生產成本提高。近年來，一種新的淬火配分工藝被廣泛的應用于高強度鋼的研究中，其中文獻報道了 A.M.Streic her 等將 Fe-0.19C-l.59Mn_l.63Si 鋼按 TRIP 處理工藝經 820°C，180s/400 °C，IOs處理后，其屈服強度為503MPa,抗拉強度1072MPa,總伸長率19.6 % ;而經820°C，180s/200°C，10s處理后，其屈服強度為740MPa，抗拉強度1424MPa，總伸長率 10.9% ;經 820°C，180s/200°C，10s/400°C，IOs 處理后，屈服強度為 78IMPa，抗拉強度1179MPa，總伸長率12.8%。文獻[2]中，F.H.L.Gerdeman將碳含量為0.6%和硅含量為2%的9260鋼在900°C奧氏體化15min ;然后淬火至150 210°C的錫-鉍浴中，保持120s ;再在250 500°C的熔鹽中進行10 3600s分配處理；最后冷卻至室溫，其殘余奧氏體含量大于6 %，而經直接淬火后其殘余奧氏體量小于2 %。上海交通大學的戎詠華教授等與上海寶山鋼鐵公司合作提出，0.19C-1.5Mn-l.5S1-0.044Nb_0.14Mo 鋼經 780°C，70s/425°C，70s的一般TRIP鋼處理后，其屈服強度為550MPa，抗拉強度為1020MPa，斷后總伸長率約20%，而成分為0.2C-1.45Mn-l.53Si的鋼經淬火至200°C，然后在480°C保溫IOs后水淬，其屈服強度為720MPa，抗拉強度為1050MPa，延伸率達到24% [3]。文獻[4]-[11]中還介紹了其它的一些研究結果以及上述工藝的基本原理和計算機模擬結果，但總體上都存在合金元素添加品種多、添加量大和生產工藝復雜的缺陷。

發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明所要解決的技術問題在于提供一種低成本的，抗拉強度> lOOOMPa，延伸率> 15%的超高強度冷軋汽車用鋼及其生產方法。為達到上述目的，本發明提供的超高強度冷軋汽車用鋼板，其化學成分按重量百分比為 C:0.18% -0.22%,Si:1.2% -1.5%,Mn:1.5% -2.0%,P 0.01%,S 0.01%,Mo:0.1% -0.15%，余量為Fe及不可避免的雜質。C:C為鋼中最基本的強化元素，也是提高奧氏體穩定性的重要元素，特別是本發明中要利用C的擴散形成室溫下穩定的殘余奧氏體。含碳量過低，馬氏體硬度下降，很難達到超高強度的要求，同時殘余奧氏體穩定性不足，無法產生TRIP效應，將造成強度和塑形降低。但碳含量過高不利于鋼板的塑形和焊接性，因此本發明要求C含量在0.18-0.22%之間。Si =Si在鋼中不形成碳化物，以固溶體形態存在于馬氏體和殘余奧氏體中，通過固溶強化來提高鋼的強度和冷加工變形硬化率。在本發明中，硅的主要作用是有效地阻礙奧氏體分解，減少滲碳體的析出，從而使C有效富集在殘余奧氏體中。Si含量過低，會導致滲碳體的析出，降低殘余奧氏體的穩定性；過高則會降低熱軋板坯的表面質量、冷軋鋼板的涂覆性能和鋼板的焊接性能，因此本發明中的Si含量為1.2-1.5%。Mn:Mn是有效的固溶強化元素之一，對于淬透性有顯著影響，可以促進馬氏體的形成，同時Mn也是奧氏體穩定化元素，可以降低滲碳體析出溫度。Mn含量過低，馬氏體形成量不足，硬度下降，同時無法得到穩定的殘余奧氏體;Mn含量超標時，則會造成嚴重的成分偏析，形成帶狀組織，影響鋼板的力學性能，因此本發明選擇的Mn含量在1.5-2.0%范圍。P、S:P、S為殘留元素，P易造成鋼板中心偏析，且降低其焊接性能和成形性能4則易與Mn形成非金屬夾雜物，對鋼板機械性能影響較大，故兩者均應盡量控制在較低水平，即≤0.01%。Mo:Mo可以抑制鐵素體和珠光體的析出，提高鋼板淬透性，進而在較低的冷卻速度下提高板材的強度。Mo含量較低時，提高淬透性作用較弱，要達到超高強度的水平，則需要較快的冷卻速度；添加含量過多時，會降低鋼板的塑形和焊接性能，且減少經濟效益，因此本發明要求Mo含量在0.1-0.15%之間。本發明的生產工藝流程為:按照上述成分進行冶煉、連鑄一熱軋一酸洗一冷軋一連續退火。熱軋:板坯加熱溫度為1200 1250°C，保溫210min以上；熱軋開軋溫度為大于1100°C，終軋溫度為880 920°C ;卷曲溫度為650 700°C。冷軋:冷軋壓下率控制在60 70%之間。連續退火:加熱溫度為900 950°C，保溫時間為180_240s，冷卻速率為彡50°C /s，時效溫度為220 250°C，時效時間為120 150s，之后以≥50°C /s的冷速冷至室溫。合金鋼在淬火過程中發生馬氏體相變的同時，碳原子能夠擴散進入奧氏體中使其富碳，從而降低其Ms點溫度并使奧氏體更加穩定。基于碳原子可于較低溫度下在馬氏體和奧氏體兩相中重新分配的原理，我們可以通過控制室溫下富碳殘余奧氏體與馬氏體的體積分數來生產具有TRIP效應的、高強度和高塑(韌)性配合的馬氏體鋼。連退過程控制是實現本發明產品性能的重點，其工藝過程為:首先將鋼加熱到Ac3溫度以上進行完全奧氏體化，然后以彡50°C /s的冷速冷卻至馬氏體轉變開始溫度(Ms)與終結溫度(Mf)之間的某一溫度進行時效，時效過程中碳由馬氏體擴散至未轉變的殘余奧氏體，使其富碳，從而提高其穩定性。在隨后冷卻至室溫的過程中，大部分殘余奧氏體穩定的保存下來，僅有少量轉變成馬氏體。為穩定殘余奧氏體，抑制碳化物的析出非常重要。因為任何碳化物的形成都將消耗碳，使可供富集到殘余奧氏體中的碳含量減少，從而降低奧氏體穩定性，最終形成的殘余奧氏體量減少。在本發明中添加Si元素就是為了抑制滲碳體的形成，因為Si不溶于滲碳體，同時Si可以抑制或推遲碳化物的形成。淬火時效溫度的選擇很重要，溫度較高，淬火形成的馬氏體量較少，奧氏體量較多，碳的富集程度有限，奧氏體的穩定性較低，將導致部分殘余奧氏體在隨后冷卻至室溫的過程中發生分解，而最終室溫殘余奧氏體量減少；如果淬火失效溫度過低，淬火后奧氏體量較少，盡管富碳的奧氏體能在隨后的冷卻過程中穩定保留下來，但最終殘余奧氏體量仍不高。為抑制在冷卻至室溫過程中析出碳化物，降低殘余奧氏體的穩定性，故在時效后應以≥50 0C /s的冷速冷卻至室溫。本發明鋼板組織為馬氏體加殘余奧氏體，馬氏體硬度較高，保證了產品的超高強度要求，殘余奧氏體通過TRIP效應進一步提高鋼板強度和塑形。碳含量及微合金元素添加量不高，在保證焊接性能的同時，節省了資源，降低了成本。鋼板力學性能配合較好，抗拉強度大于lGPa，延伸率大于15%，且屈服強度較低，在實現汽車輕量化的同時，產品成形性較好。生產工藝制度簡單，易于實現。


圖1實施例2鋼板的金相組織圖；圖2實施例2鋼板透射電鏡薄膜圖。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明進一步說明:實施例化學成分如表I所示:表I化學成分(wt % )
權利要求
1.一種超高強度冷軋汽車用鋼板，其特征在于其化學成分按重量百分比為C:0.18 % -0.22%, Si:1.2 % -1.5%, Mn:1.5 % -2.0 %, P: ^ 0.0l %, S: ^ 0.01 %、Mo:0.1% -0.15%，余量為Fe及不可避免的雜質。
2.一種根據權利要求1所述的超高強度冷軋汽車用鋼板生產方法，按照上述成分進行冶煉、連鑄一熱軋一酸洗一冷軋一連續退火，其特征在于:板坯加熱溫度為1200 1250°C，保溫210min以上，熱軋開軋溫度為大于1100°C，終軋溫度為880 920°C，卷曲溫度為650 700°C;冷軋壓下率控制在60 70%之間；連續退火加熱溫度為900 950°C，保溫時間為180-240s，冷卻速率為彡500C /s，時效溫度為220 250°C，時效時間為120 150s，之后以彡50 0C /s的 冷速冷至室溫。
全文摘要
一種超高強度冷軋汽車用鋼板及其生產方法。本發明公開一種超高強度冷軋汽車用鋼板，其特征在于其化學成分按重量百分比為C0.18％-0.22％、Si1.2％-1.5％、Mn1.5％-2.0％、P≤0.01％、S≤0.01％、Mo0.1％-0.15％，余量為Fe及不可避免的雜質。板坯加熱溫度為1200～1250℃，保溫210min以上，熱軋開軋溫度為大于1100℃，終軋溫度為880～920℃，卷曲溫度為650～700℃；冷軋壓下率控制在60～70％之間；連續退火加熱溫度為900～950℃，保溫時間為180-240s，冷卻速率為≥50℃/s，時效溫度為220～250℃，時效時間為120～150s，之后以≥50℃/s的冷速冷至室溫。
文檔編號C21D8/02GK103160735SQ20111041892
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者王旭, 劉仁東, 徐榮杰, 王科強, 林利, 徐鑫, 呂東 申請人:鞍鋼股份有限公司