本發明屬于汽車用高強鋼技術領域，特別涉及一種含δ-鐵素體的TRIP鋼的制備方法。

背景技術：

近年來，世界汽車保有量與日俱增，以越來越大的影響力改變著人們的工作與生活。雙相(DP)鋼、復相鋼(CP)、相變誘發塑性鋼(TRIP)和馬氏體鋼(MART)等在汽車上的應用，使得汽車朝著輕量化、節能環保、安全舒適、低成本的方向邁進。

TRIP鋼組織中含有殘留奧氏體，塑性變形時，殘留奧氏體會產生應變硬化，誘發馬氏體形核，發生馬氏體相變，使局部硬度得到提高，同時變形進一步向周圍組織轉移，頸縮延遲，隨著相變的不斷發展，使材料獲得很高的塑性。故TRIP鋼應用于汽車結構件和安全件時，可以提高汽車碰撞時的能量吸收，提高汽車安全系數。

傳統TRIP鋼以C-Si-Mn體系為主。為了獲得更高的強度，人們提出了微合金TRIP鋼概念，在其成分中單獨或復合添加Nb、V、Ti、Cr、Mo等微合金元素。

上海大學張梅等人開發了一種TRIP鋼，其化學成分為0.34％C-1.75％Mn-0.46％Si-0.055％P-1.32％Al-0.033％V-0.12％Ti，這種鋼強度高達980MPa，延伸率大于20％。

申請號2012104086360公開了一種TRIP鋼板及其制備方法，公開的成分為C：0.15％～0.25％、Si：0.4％～1.5％、Mn：0.5％～2.5％、P：0.04％～0.10％、S：≤0.02％、Al：0.02％～0.5％、N：≤0.01％、Nb：0～0.5％，V：0～0.5％，Ti：0～0.5％、Cr：0～2％、Mo：0～1％。顯微組織組成為：鐵素體10～80％，殘留奧氏體3～20％，馬氏體0～20％，其余為貝氏體。

申請號2011102808048公開了一種1000MPa級以上的TRIP鋼及其制備方法，公開的成分為C0.18％～0.23％，Si1.3％～1.6％，Mn2.1％～2.3％，Nb0.03％～0.05％，V0.03％～0.09％，P≤0.01％，S≤0.01％，Alt0.8％～1.2％，N≤0.005％。其抗拉強度高達1000MPa。

TRIP鋼的優點為強度高，延性大。缺點為合金成本高，尤其是碳當量高，從而導致焊接性差，有的成分中Si含量高，會使得鋼板熱軋時表面嚴重氧化，后續涂鍍時濕潤性變差涂鍍困難，嚴重影響鋼板表面質量。有的甚至在組織中引入過多體積分數的馬氏體以犧牲一定量的延伸率來提高抗拉強度，從而失去了鋼的最佳強塑平衡。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明公開了一種含δ-鐵素體的TRIP鋼及其制備方法。從成分上降低Si含量來解決涂鍍和表面質量問題。提高了鐵素體穩定元素Al的含量，在組織中引入δ-鐵素體，使得焊接時熔核區可能為鐵素體+δ-鐵素體+馬氏體組織，從而提高了焊接韌性，改善了焊接性能。另外，提高Al含量有利于獲得更高的延伸率。并且Al含量的添加可以有效降低TRIP鋼的密度，更加有效地實現了輕量化。本發明鋼的成品組織為α-鐵素體、δ-鐵素體、貝氏體、薄膜態殘留奧氏體。

本發明涉及一種含δ-鐵素體的TRIP鋼及其制備方法，其特征在于，所述δ-鐵素體TRIP鋼的化學成分(質量百分比，％)為：C：0.24-0.28％，Si：0.5-1.0％，Mn：1.8-2.5％，Alt：2.9-3.7％，P≤0.01％，S+N≤0.008％，其余為Fe和不可避免的雜質。

一種含δ-鐵素體的TRIP鋼的制備方法，其特征在于，將化學成分(質量百分比，％)為：C：0.24-0.28％，Si：0.5-1.0％，Mn：1.8-2.5％，Alt：2.9-3.7％，P≤0.01％，S+N≤0.008％，其余為Fe和不可避免的雜質的鑄坯作為熱軋原料，具體制備步驟如下：

(1)鑄坯加熱、粗軋、板卷箱卷取、感應加熱、精軋、超快冷、卷取，得到熱軋鋼帶。

(2)將熱軋鋼帶進行熱處理，然后快速冷卻、卷取、保溫坑緩冷、自然冷卻后得到成品鋼帶。

上述含δ-鐵素體的TRIP鋼及其制備方法，其特征在于，步驟(1)中的鑄坯加熱溫度為1100-1200℃，保溫時間為40min-90min，熱軋粗軋道次為2道次；粗軋后進入板卷箱感應加熱，感應加熱溫度為1000-1100℃，保溫時間為5-30min；然后快速精軋，精軋過程開啟帶鋼邊部加熱裝置，精軋終軋溫度為900-1000℃；精軋后進入超快冷，冷卻速度為150-300℃/s，將鋼帶冷卻到≤300℃后卷取，得到厚度為2-3mm的熱軋鋼帶。

上述含δ-鐵素體的TRIP鋼及其制備方法，其特征在于，所述制備步驟(2)中的熱處理過程為，將鋼帶加熱到750-950℃，保溫1-5min，然后快速冷卻至390-480℃，卷取，放入保溫坑緩冷至200℃以下后，自然冷卻至室溫。

優選地，鑄坯加熱溫度為1150℃，保溫0.5-1h；粗軋后進入板卷箱感應加熱，感應加熱溫度為1050±20℃，保溫時間為8-15min。

優選地，精軋過程的終軋溫度為950±20℃，精軋后超快冷的冷卻速度為200-300℃/s，將鋼帶冷卻到150-200℃卷取。

優選地，鋼帶熱處理過程中，將鋼帶加熱到800-900℃，保溫2-3min，然后快速冷卻到400-450℃卷取。

得到的本發明鋼的屈服強度為486-516MPa，抗拉強度為729-799MPa，延伸率為28.2-29.8％，強塑積為20.6-23.8GPa·％，組織為α-鐵素體、δ-鐵素體、貝氏體、薄膜狀殘留奧氏體，殘留奧氏體的體積百分數為11.31-13.39％。

具體實施方式

下面通過實施例和對比例對本發明進行詳細闡述。

實施例1

鑄坯化學成分質量百分數為C：0.25％，Si：0.62％，Mn：2.2％，Alt：3.15％，P：0.006％，S+N：0.007％，其余為Fe和不可避免的雜質。

將鑄坯在1150℃加熱，保溫1h后進行2道次粗軋；粗軋后進入板卷箱感應加熱，感應加熱溫度為1050℃，保溫時間為10min；然后快速精軋，精軋過程開啟帶鋼邊部加熱裝置，精軋終軋溫度為950℃；精軋后進入超快冷，冷卻速度為220℃/s，將鋼帶冷卻到280℃后卷取，得到厚度為2.5mm的熱軋鋼帶。隨后將熱軋鋼帶進行熱處理，加熱到800℃保溫2min后快速冷卻至400℃，卷取，然后放入保溫坑緩冷至200℃，取出自然冷卻至室溫。關鍵工藝參數如表1所示，成品力學性能及組織如表2所示。

實施例2

鑄坯化學成分質量百分數為C：0.26％，Si：0.81％，Mn：2.4％，Alt：2.97％，P：0.007％，S+N：0.005％，其余為Fe和不可避免的雜質。采取與實施例1相同的制備步驟，工藝參數如表1所示，表1中未列出工藝參數與實施例1相同。成品力學性能及組織如表2所示。

實施例3

鑄坯化學成分與實施例1相同。采取與實施例1相同的制備步驟，工藝參數如表1所示，表1中未列出工藝參數與實施例1相同。成品力學性能及組織如表2所示。

實施例4

鑄坯化學成分質量百分數為C：0.28％，Si：0.52％，Mn：2.0％，Alt：3.43％，P：0.005％，S+N：0.006％，其余為Fe和不可避免的雜質。采取與實施例2相同的制備步驟，工藝參數如表1所示，表1中未列出工藝參數與實施例1相同。成品力學性能及組織如表2所示。

對比例1

鑄坯化學成分與實施例4相同。采取與實施例4相同的制備工藝步驟，唯一不同之處在于對比例1的熱處理溫度為750℃，成品力學性能及組織如表2所示。

對比例2

化學成分與實施例1和實施例3相同。采取與實施例3相同的制備步驟，工藝參數基本與實施例相同，唯一不同在于對比例1的熱處理制度為950℃保溫3min，具體見表1所示，成品力學性能見表2所示。

對比例3

鑄坯化學成分質量百分數為C：0.22％，Si：1.5％，Mn：1.5％，Alt：0.5％，P、N、S按常規冶煉含量控制，其余為Fe和不可避免的雜質。加熱到1200℃，保溫1h，然后進行常規熱軋，熱軋終軋溫度850℃，軋后采用“水冷+空冷+水冷”三段式冷卻控制，首先將鋼帶冷卻到700-800℃的鐵素體轉變溫度區，保溫10-15s，然后冷卻至400℃的貝氏體轉變溫度，卷取后緩冷至室溫。成品力學性能見表2所示。

表1、實施例及對比例的關鍵工藝參數

表2、實施例及對比例的成品力學性能及組織

結合本發明實施例和對比的化學成分、制備工藝、力學性能可以得出：

本發明所有實施例的化學成分不同，制備工藝溫度控制各有差別，但從力學性能看，整體較好，屈服強度為486-516MPa，抗拉強度為729-799MPa，延伸率為28.2-29.8％，強塑積為20.6-23.8GPa·％，組織為α-鐵素體、δ-鐵素體、貝氏體、薄膜狀殘留奧氏體，殘留奧氏體的體積百分數為11.31-13.39％。

化學成分相同的實施例1、實施例2、對比例2相比較可以看出：熱處理溫度在800-900℃范圍內可以獲得更高的延伸率和殘留奧氏體體積百分數，熱處理溫度升高至950℃的對比例2延伸率明顯下降，殘留奧氏體體積分數僅為8.64％。

化學成分相同的實施例4、和對比例1相比可以看出：熱處理溫度降低至750℃的對比例1，其延伸率微22.8％，明顯低于實施例4的28.9％，殘留奧氏體體積分數下降明顯，僅為7.41％，強塑積較低。

化學成分區別于本發明，且制備工藝為傳統熱軋工藝的對比例3，盡管采用了較為先進的三段式冷卻控制工藝，獲得了629MPa的抗拉強度，但延伸率相比本發明大大降低，僅為24.1％，從而導致其強塑積下降。獲得的組織為多邊形鐵素體、貝氏體、塊狀殘留奧氏體。殘留奧氏體體積分數僅為7.2％，且塊狀的形態相比薄膜狀而言很不穩定，不利于TRIP效益。

最后所應說明的是，以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，并非用于限制本發明，凡在本發明技術方案的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求保護范圍之內。