專利名稱：一種高強度高塑性中錳冷軋鋼板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料制造技術領域，涉及ー種高強度高塑性中錳冷軋鋼板及其制造方法。
背景技術：
隨著汽車エ業(yè)的高速發(fā)展以及人類環(huán)保和能源意識的不斷提高，汽車用金屬材料正朝著節(jié)能和安全兩大主要目標發(fā)展。為此，一方面應當提高金屬材料的比強度從而降低車身重量，降低油耗，既利于節(jié)約能源又能減輕環(huán)境壓カ；另一方面應當提高金屬材料的碰撞吸能能力，將碰撞的大部分能量轉化為車身合理部位材料的塑性變形，使得駕乘人員的人身安全得到保障。目前，在世界上眾多鋼鐵材料研究者的多年共同努力研究下，已經(jīng)開發(fā)形成了以DP鋼、TRIP鋼、CP鋼等為代表的第一代先進高強鋼，以及以TWIP鋼、L-1P鋼等為代表的第二代先進高強鋼。典型TRIP鋼借助于熱軋或臨界區(qū)等溫淬火エ藝制備，通過貝氏體相變時碳原子向奧氏體的擴散，獲得含大量穩(wěn)定殘余奧氏體的三相組織。例如首鋼總公司研究的冷軋TRIP鋼(CN102312157A)，其強度大于lOOOMpa，總延伸率大于18%，強塑積大于18GPa*%，但其強塑性指標不足以滿足現(xiàn)代汽車エ業(yè)的越來越高的要求。TWIP鋼依靠高的合金元素(Mn質(zhì)量分數(shù)大于18%)提高奧氏體穩(wěn)定性，以獲得孿晶誘導塑性，例如福州大學研究的通過900°C以上高溫固溶處理制備的含銅TWIP鋼(CN101956134A)，其Mn質(zhì)量百分含量在20%左右，Cu質(zhì)量百分含量在3%左右，其強度大于1200MPa，總延伸率大于80%，強塑積大于100GPa*%，但這種方法的成分復雜，エ藝對設備的要求高，成本高昂難以推廣。

近年來，廣大研究者開始著重研究第三代先進高強鋼:具有比第一代先進高強鋼具有更好的強度和塑性，同時又比第三代高強鋼的成本顯著降低。第三代先進高強鋼的強塑積目標介于第一代高強鋼和第二代高強鋼之間，即20%-50%GPa*%左右。目前學者正通過采用Q&Pエ藝以及提高Mn含量等手段，開發(fā)第三代先進高強鋼。北京科技大學開發(fā)的含鋁中錳TRIP冷軋鋼板(CN102304664A)，采用Arl+50°C終軋，酸洗并冷軋后采取在Acl溫度以上保溫2-20min的方式進行熱處理，得到的含鋁中錳TRIP冷軋鋼板抗拉強度為1040MPa，總延伸率為31%，強塑積為32GPa*%，該方法添加了 Al、Nb等合金元素，但對強塑積的提高仍然有限。現(xiàn)有的先進高強鋼及其制備方法主要局限性在于強度與塑性結合不好、成分復雜、エ藝繁瑣等。現(xiàn)有的先進高強鋼的強塑積往往僅能達到18-32GPa*%，為了追求高的強塑積常采用非常高含量的合金元素，或現(xiàn)有設備難以實現(xiàn)的エ藝手段，使得生產(chǎn)成本過高。因此，在國內(nèi)企業(yè)通常具備的設備條件下，采用盡量簡單的成分體系及エ藝，制備出盡可能高強塑積的汽車用冷軋鋼板，是目前研究者關注的焦點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種高強度高塑性中錳冷軋鋼板及其制造方法，可實現(xiàn)在添加較低含量合金元素條件下，采用常規(guī)成產(chǎn)設備即可制備具有高強塑積的先進高強鋼。本發(fā)明所述的高強度高塑性低碳中錳冷軋鋼板的制備方法，鋼成分質(zhì)量百分含量為:C:0.15-0.25%,Mn:7%-8%, S1:1.2%_1.8%, Al:彡 0.05%, P .く 0.02%, S:彡 0.008%，其余為Fe，具有1000-1150MPa的抗拉強度，40_45GPa*%的強塑積。包括以下幾個步驟:
1)冶煉，鋳造:按照如上所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板的成分進行冶煉，鑄造成
坯；
2)熱軋:將鋼坯加熱到開軋溫度后進行粗軋，經(jīng)過多道次粗軋后進行精軋，經(jīng)過多道次精軋后，空冷至室溫；
3)中間熱處理:將熱軋板進行中間熱處理，出爐空冷至室溫；
4)冷軋:中間熱處理后的板坯經(jīng)酸洗后進行第一階段冷軋，將第一階段冷軋板進行退火處理，之后空冷至室溫，經(jīng)酸洗后進行第二階段冷軋；
5)最終熱處理:將冷軋鋼板進行最終熱處理，得到權利要求1所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板。所述熱軋的鋼坯加熱溫度為1200°C，完全奧氏體化Ih后開軋，粗軋開軋溫度為1150°C，粗軋終軋溫度為1050°C，精軋開軋溫度為1000°C，精軋終軋溫度700-800°C，熱軋壓下率為85 %以上。所述粗軋道次為4道次，精軋道次為3道次。所述的中間熱處理溫度為Arl以上80-120°C，保溫時間8h及以上。所述的第一階段冷軋和所述的第二階段冷軋，其變形量均為30%_50%。所述的最終熱處理為退火エ藝，退火溫度為Arl以上60-80°C，退火時間為
0.5~2ho與現(xiàn)有的高強鋼成分及制備エ藝特點相比，本發(fā)明的主要特點在干:
1.成分簡單經(jīng)濟。現(xiàn)有的同類技術往往依靠添加各類合金元素，提高鋼鐵的機械性能；而本發(fā)明的成分體系不需要復雜的合金元素添加，僅依靠Mn、Si兩種常規(guī)合金元素的合理配比，在熱處理后獲得均勻的雙相組織，從而得到優(yōu)良的機械性能。與背景技術中的含鋁中錳TRIP冷軋鋼板相比，本發(fā)明降低了 3%以上的Al含量、無需添加Nb等合金元素，且性能更優(yōu)。2.具有優(yōu)良的機械性能。本發(fā)明通過對合金成分的合理設計以及熱加工エ藝的控制，使得鋼板在經(jīng)過多道次熱軋和冷軋以后馬氏體板條狀的遺傳組織被反復破碎，新的奧氏體相在兩相區(qū)退火的過程中可以同時向四周自由形核以及長大，最終冷軋板退火后的組織為鐵素體與奧氏體兩相組成，殘余奧氏體晶粒尺寸主要分布在0-0.5 的范圍內(nèi)，而鐵素體晶粒尺寸主要分布在0-1 u m的范圍內(nèi)，奧氏體與鐵素體組織均呈現(xiàn)等軸狀，組織均勻分布，使得鋼板具有了良好的延伸率及抗拉強度，與背景技術中的第三代高強鋼產(chǎn)品相比，在保證抗拉強度大于IOOOMpa的前提下將成品的強塑積提高了 30%以上。3.制備方法簡單。本發(fā)明所述的高強度高塑性低碳中錳冷軋鋼板，冶煉難度小，軋制和熱處理工藝簡單，對設備要求低，多數(shù)鋼鐵企業(yè)無需投入新設備即可進行生產(chǎn)。4.應用前景廣闊。本發(fā)明所 述的高強度高塑性低碳中錳冷軋鋼板符合第三代先進高強鋼的要求，是目前汽車行業(yè)所需求的新型材料。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例1中的高強度高塑性低碳中錳冷軋鋼板其最終熱處理后的組織，其中凸出相為鐵素體，凹陷相為奧氏體。
具體實施例方式實施例1
此種高強度高塑性低碳中錳冷軋鋼板的成分質(zhì)量百分含量為:c:0.19%，Mn:7.5%，Si:1.6%, Al:0.03%, P:0.015%, S: 0.0071%，其余為 Fe。冶煉、澆鑄、鍛造后，將鋼坯加熱到1200°C完全奧氏體化Ih后開軋，粗軋開軋溫度為1150°C，經(jīng)過4道次粗軋，粗軋終軋溫度為1050°C，精軋開軋溫度為1000°C，經(jīng)過3道次精軋，精軋終軋溫度800°C，軋完空冷至室溫。熱軋壓下率為91.7 %。將熱軋板加熱到680°C退火10h，出爐空冷至室溫。退火板料經(jīng)酸洗后進行第一階段冷軋，壓下量為36%。將第一階段冷軋板進行680°C退火16h，空冷至室溫，經(jīng)酸洗后進行第二階段冷軋。第二階段冷軋壓下量為45%。第二階段冷軋后進行最終熱處理，退火溫度為670°C，退火時間為lh。對最終熱處理后的鋼板按照國標測試其力學性能，其抗拉強度為1084MPa，延伸率為41.45%，強塑積達44.9GMPa*%。

實施例2
與實施例1的不同之處在于，最終熱處理退火時間為0.5h。對最終熱處理后的鋼板按照國標測試其力學性能，其抗拉強度為1085MPa，延伸率為39.48%，強塑積達42.9GMPa*%。實施例3
此種高強度高塑性低碳中錳冷軋鋼板的成分質(zhì)量百分含量為:c:0.21%，Mn:7.0%，Si:1.6%, Al:0.02%, P:0.012%, S: 0.0074%，其余為 Fe。冶煉、澆鑄、鍛造后，將鋼坯加熱到1200°C完全奧氏體化Ih后開軋，粗軋開軋溫度為1150°C，經(jīng)過4道次粗軋，粗軋終軋溫度為1050°C，精軋開軋溫度為1000°C，經(jīng)過3道次精軋，精軋終軋溫度780°C，軋完空冷至室溫。熱軋壓下率為87.5 %。將熱軋板加熱到680°C退火12h，出爐空冷至室溫。退火板料經(jīng)酸洗后進行第一階段冷軋，壓下量為45%。將第一階段冷軋板進行700°C退火12h，空冷至室溫，經(jīng)酸洗后進行第二階段冷軋。第二階段冷軋壓下量為35%。第二階段冷軋后進行最終熱處理，退火溫度為650°C，退火時間為1.5h。對最終熱處理后的鋼板按照國標測試其力學性能，其抗拉強度為1016MPa，延伸率為43.45%，強塑積達 44.2GMPa*%。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種高強度高塑性中錳冷軋鋼板，其特征在于，所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板成分質(zhì)量百分含量為:c:0.15-0.25%,Mn:7%-8%, S1:1.2%-l.8%, Al:≤ 0.05%,P:.≤ 0.02%,S ≤0.008%，其余為Fe ;具有1000-1150MPa的抗拉強度，40_45GPa*%的強塑積。
2.一種如權利要求1所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)冶煉，鋳造:按照權利要求1所述的ー種高強度高塑性中錳冷軋鋼板的成分進行冶煉，鑄造成還； 2)熱軋:將鋼坯加熱，完全奧氏體化后進行多道次粗軋，之后進行多道次精軋，精軋后，空冷至室溫，熱軋壓下率為85%以上； 3)中間熱處理:將精軋后板坯進行中間熱處理，之后出爐空冷至室溫； 4)冷軋:中間熱處理后的板坯經(jīng)酸洗后進行第一階段冷軋，將第一階段冷軋板進行退火處理，之后空冷至室溫，經(jīng)酸洗后進行第二階段冷軋； 5)最終熱處理:將冷軋后的鋼板進行最終熱處理，得到權利要求1所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板。
3.根據(jù)權利要求2所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板制造方法，其特征在于，步驟2)鋼坯加熱溫度為1200°C，完全奧氏體化Ih后開軋，粗軋開軋溫度為1150°C，粗軋終軋溫度為1050°C，精軋開軋溫度為1000°C，精軋終軋溫度700-800°C。
4.根據(jù)權利要求3所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板制造方法，其特征在于，粗軋道次為4道次，精軋道次為3道次。
5.根據(jù)權利要求2所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板制造方法，其特征在于，步驟3)所述的中間熱處理溫度為Arl以上80-120°C，保溫時間8h以上。
6.根據(jù)權利要求2所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板制造方法，其特征在干，所述的第一階段冷軋和所述的第二階段冷軋，其變形量均為30%-50%。
7.根據(jù)權利要求2所述的高強度高塑性中錳冷軋鋼板制造方法，其特征在于，所述的最終熱處理為退火エ藝，退火溫度為Arl以上60-80°C，退火時間為0.5-2h。
全文摘要
一種高強度高塑性中錳冷軋鋼板及其制備方法，屬于金屬材料制造技術領域。高強度高塑性中錳冷軋鋼板主要成分質(zhì)量百分含量為C0.15-0.25%，Mn7%-8%，Si1.2%-1.8%，Al≤0.05%。按照成分進行冶煉，并鑄造成坯，鑄坯經(jīng)多道次熱軋得到熱軋板。對熱軋板進行兩次中間熱處理和兩個階段的冷軋。中間熱處理溫度為Ar1以上80-120℃，保溫時間8h及以上。兩階段冷軋，其變形量均為30%-50%。冷軋鋼板的最終熱處理為Ar1+70℃及以上退火10min-2h。本發(fā)明制備方法簡單，成本較低，應用前景廣闊。得到的高強度高塑性低碳中錳冷軋鋼板，具有優(yōu)異的機械性能，其強塑積可達44.9GPa*%。
文檔編號C22C38/04GK103103438SQ201310073798
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權日2013年3月7日
發(fā)明者江海濤, 米振莉, 唐荻, 吳彥欣, 代樂樂, 段曉鴿, 李志超, 趙愛民 申請人:北京科技大學