800MPa級高強度高塑性低碳中錳鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高強鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種SOOMI^a級高強度高塑性低碳中鋪 鋼及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車的發(fā)展方向是輕量化、降低燃油消耗、減少排放和提高安全性，未來汽車用鋼 鐵材料應(yīng)該是具有強度和塑性良好結(jié)合的新一代鋼鐵材料，通過高強化來達到汽車的輕量 化，同時，需要較高的塑性來提高鋼的成形性能和碰撞安全性能。汽車用薄板鋼的高強塑積 (抗拉強度與伸長率的乘積）需求帶動了超高強度、高塑性鋼的研制與應(yīng)用的發(fā)展。第一 代汽車用高強鋼包括高強度IF鋼、DP鋼、CP鋼、TRIP鋼、QP鋼和熱成形馬氏體鋼，其組織 結(jié)構(gòu)是W鐵素體為基體，含有少量或部分馬氏體、貝氏體硬化相，基本不含或含有少量殘余 奧氏體。該些鋼種的共有特征為具備優(yōu)異的強度指標或塑性指標，但不能兩項兼得，其強塑 積在10~20GPa%之間的水平。第二代汽車用鋼是W全奧氏體組織的TWIP鋼和奧氏體不 誘鋼為代表的，其強塑積達到50~70GPa%的水平，具有非常高的碰撞吸收能力與良好的 成型能力。但其添加了大量的化、Ni、Mn等合金元素，總合金含量高達25% W上，特別是高 Mn含量，導致了冶煉工藝性能較差，冶金工業(yè)生產(chǎn)難度較大。目前，批量應(yīng)用的汽車用高強 鋼只能具備高強度與高塑性中的一項特性，而兼具高塑性、高強度特性的TWIP鋼難W適應(yīng) 低成本的要求。
[000引本發(fā)明之前，申請?zhí)枮?00910063337. 6,名稱為"700M化級高強冷軸碳侶鋪鋼板 及其制造方法"的發(fā)明專利，公開了一種700MI^a級高強冷軸碳侶鋪鋼板及其制造方法，該 鋼板各組分的重量百分比為；C ;0. 18~0. 23% ;A1 ;1. 20~1. 50% ;Mn ;1. 50~1. 80%， Si《0. 50 %，P《0. 040 %，S《0. 005 %，余量為化及不可避免的雜質(zhì)。該技術(shù)方案屬于 含侶、低鋪TRIP鋼制造技術(shù)，利用C、Mn元素增強奧氏體穩(wěn)定性、A1元素控制貝氏體轉(zhuǎn)變的 機理，采用雙相區(qū)熱處理工藝W獲得鐵素體+貝氏體+亞穩(wěn)奧氏體多相組織，其鋼板強度級 另IJ、塑性指標均屬于典型的TRIP鋼性能范疇，強塑積在10~20GPa%之間的水平。
[0004] 申請?zhí)枮?00910091129. 7,名稱為"一種低成本高強塑積汽車用鋼及其制備方法" 的發(fā)明專利，公開了一種基于合理化學成分設(shè)計控制馬氏體相變、C/Mn等溶質(zhì)再次配分和 奧氏體逆相變W獲得多相、亞穩(wěn)及多尺度的M 3型組織結(jié)構(gòu)，其化學成分的重量百分比為；C : 0.01~0.50% ;Mn;3. 50~9.0%，P《0.020%，S《0.02%，余量為化及不可避免的雜 質(zhì)的基礎(chǔ)上另加一種或多種元素，其中A1 ;0. 015~0.06%，Si ;0. 3~2. 3%。其試驗結(jié)果 均為實驗室數(shù)據(jù)，且熱處理工藝流程繁雜、不適宜工業(yè)批量生產(chǎn)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明SOOMI^a級高強度高塑性低碳中鋪鋼，其化學成分按質(zhì)量百分比計為；C : 0. 05 ~0. 25 %，Si ;0. 02 ~0. 40 %，Mn ;3. 0 ~7. 0 %，P《0. 015 %，S《0. 015 %，A1 ; 1. 50 ~3. 5%，Cr ;0. 02 ~0. 60%，Cu《0. 50%，M〇《0. 40%，佩《0. 10%，N《0. 010%， 余量為化及不可避免的雜質(zhì)。
[0006] 所述的SOOMI^a級高強度高塑性低碳中鋪鋼的制造方法，包括：冶煉、連鑄、熱連 串U罩式退火、酸洗冷軸軸制、罩式退火或連續(xù)退火、精整包裝的步驟，其特殊之處在于：
[0007] 所述冶煉工藝流程為：鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、氣站、LF鋼包爐/RH真空爐、連鑄誘 鑄，所述轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1670~1730°C ;鑄巧進保溫坑緩冷冷卻；優(yōu)選地，冶煉時，鋪合金 化在轉(zhuǎn)爐冶煉與爐外精煉的分配比例為4;1;
[000引所述熱連軸時，鑄巧經(jīng)1200~1300°C加熱，由粗軸機進行5~12道次軸制，隨后 進精軸機組進行5~7道次軸制，終軸溫度為830~910°C，卷曲溫度400~600°C，熱軸卷 卷曲后利用風機進行風冷冷卻；
[0009] 所述罩式爐退火溫度為680~720°C、退火均熱時間為10~12h ;
[0010] 所述酸洗冷軸軸制中控制酸洗液濃度總肥1在75~150g/l范圍內(nèi)；冷軸軸制總 壓下率控制在50~65%區(qū)間內(nèi)。
[0011] 優(yōu)選地，所述連續(xù)退火爐退火溫度為720~750°C、均熱時間3~5min、平整延伸 率大于1. 0~1. 2%。隨后，熱處理鋼卷進行精整處理。
[0012] 本發(fā)明鋼的組分及其制造方法工藝參數(shù)設(shè)計原理分析如下：
[0013] 本發(fā)明鋼組分設(shè)計時，考慮了其中C、Mn元素為奧氏體形成元素，其含量增高有利 于亞穩(wěn)奧氏體的獲得，綜合考慮試驗鋼焊接性能、鋼質(zhì)均勻性、合金成本等因素，設(shè)計其質(zhì) 量百分含量分別為C ;0. 05~0. 25%、Mn ;3. 0~7. 0% ;Si為鐵素體形成元素，具有固溶強 化作用，高表面質(zhì)量要求限制Si含量上限值，設(shè)計Si質(zhì)量百分含量分為0. 02~0. 40% ; A1為非碳化物形成元素，具有抑制碳化物析出的作用，并且擴大熱處理工藝窗口的作用，是 保證試驗鋼性能工藝穩(wěn)定性的關(guān)鍵合金元素，設(shè)計質(zhì)量百分含量為1. 0~3. 5% ;Nb為微合 金化元素，可顯著提高奧氏體再結(jié)晶溫度、細化晶粒，設(shè)計其質(zhì)量百分含量為《0. 10% ;P、 S、N為鋼中雜質(zhì)元素，應(yīng)控制其含量。
[0014] 本發(fā)明鋼的工業(yè)制造方法采用大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)普遍裝備的轉(zhuǎn)爐設(shè)備，冶煉已屬 合金鋼范疇的中鋪鋼，在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中合理利用預(yù)熱鋪合金進行合金化，成功解決高合 金化溫降制約轉(zhuǎn)爐出鋼溫度的技術(shù)難點。同時，在爐外精煉過程中采用逐步合金化方式進 行鋪、侶合金化。根據(jù)理論分析和生產(chǎn)實際經(jīng)驗，優(yōu)選冶煉時鋪合金化在轉(zhuǎn)爐冶煉與爐外精 煉的分配比例為4 ; 1，因為本發(fā)明鋼合金含量屬于中合金鋼范疇，由于合金添加必然產(chǎn)生 大量的溫降，單純利用轉(zhuǎn)爐冶煉進行合金化，無法保證合金化過程完成，故創(chuàng)新性采用轉(zhuǎn)爐 冶煉與爐外精煉分步合金化的技術(shù)策略，考慮工藝可行性與鋼質(zhì)潔凈性，最佳分配比例為 4 ; 1。此時，若比例大于4 ; 1，合金化后轉(zhuǎn)爐溫降過大，導致出鋼困難；若比例小于4 ; 1，即爐外精煉過程中添加過量的合金，必然增加爐外精煉時間、鋼水潔凈度降低。轉(zhuǎn)爐出鋼 溫度> 1670°C，氣站采用低吹工藝處理，連鑄采用氣封保護誘鑄、結(jié)晶器采用專用保護渣， 拉速設(shè)置為中低速W保證鑄巧表面質(zhì)量。
[0015] 針對高合金含量成分設(shè)計特點，本發(fā)明采用鑄巧進保溫坑緩冷冷卻的制造方法， 此為關(guān)鍵工藝是SOOMI^a級高強度、高塑性鋼工業(yè)制造可行性的必要保證。熱連軸時，鑄巧 經(jīng)1200~1300°C加熱，由粗軸機進行5~12道次軸制，隨后進7機架精軸機組進行5~7 道次軸制，終軸溫度為830~910°C，卷曲溫度400~600°C，熱軸卷卷曲后利用風機進行風 冷冷卻；熱軸卷罩式爐退火溫度為680~720°C、退火均熱時間為10~12h。
[0016] 同時，本發(fā)明創(chuàng)新性實現(xiàn)罩退卷酸洗表面質(zhì)量生產(chǎn)控制技術(shù)，經(jīng)檢測分析，罩退后 鋼卷表面與熱軸鋼卷表面相比，存在較薄的化3〇4、化2〇3(赤鐵礦），故酸洗生產(chǎn)控制關(guān)鍵要 點為，酸洗冷軸軸制中控制酸洗液濃度總肥1在75~150g^范圍內(nèi)，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)實際， 冷軸軸制總壓下率控制在50~65%區(qū)間內(nèi)。冷硬卷熱處理工藝設(shè)計為兩相區(qū)（a +丫）退 火，罩式爐退火溫度為680~720°C、退火均熱時間為10~12h，連續(xù)退火爐退火溫度為 720~750°C、均熱時間3~5min、平整延伸率1. 0~1. 2%。隨后，熱處理鋼卷進行精整處 理。
[0017] 本發(fā)明技術(shù)方案基于低成本工業(yè)化制造角度成功開發(fā)了高強度、高塑性低碳中鋪 鋼，創(chuàng)新性采用逐步合金化與預(yù)熱合金化技術(shù)路線實現(xiàn)中鋪鋼的轉(zhuǎn)爐冶煉，采用控軸控冷 的熱軸工藝W得到超細晶組織，利用奧氏體形成元素C、Mn的富集提高奧氏體穩(wěn)定性W在 兩相區(qū)退火工藝下得到30% W上體積分數(shù)的亞穩(wěn)奧氏體，成品抗拉強度大于800MPa、延伸 率大于35%、加工硬化指數(shù)n大于0. 20、屈強比小于0. 75,具有良好的冷沖壓成型性能。 [001引本技術(shù)具有工業(yè)批量試制可行性，是通過生產(chǎn)實踐經(jīng)驗提煉而來，所制造的 SOOMI^a級高強度、高塑性低碳含侶中鋪鋼具備高強度、良好冷沖壓成形性能和碰撞吸能性 能。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明產(chǎn)品鋼卷表面鐵皮相X射線衍射結(jié)果示意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明鋼產(chǎn)品典型試樣應(yīng)力應(yīng)變曲線圖。
[0021] 圖3a為本發(fā)明鋼產(chǎn)品鐵素體組織部分微觀組織結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3b為本發(fā)明鋼產(chǎn)品馬氏體+亞穩(wěn)奧氏體+鐵素體部分結(jié)構(gòu)示意圖微觀組織結(jié) 構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[002引 W下結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明800M化級高強度高塑性低碳中鋪鋼及其 制造方法做進一步詳細說明。
[0024] 實施例
[0025] 分別制造四種SOOMI^a級高強度高塑性低碳中鋪實施例鋼，其化學成分按質(zhì)量百 分比分別如表1所示。
[0026] 表1中包鋼水化學成分（余量為化及不可避免的雜質(zhì)）/wt %
[0027]
【主權(quán)項】
1. 一種SOOMPa級高強度高塑性低碳中錳鋼，其化學成分按質(zhì)量百分比計為：C : 0. 05 ~0. 25 %，Si :0. 02 ~0. 40 %，Mn :3. 0 ~7. 0 %，P 彡 0. 015 %，S 彡 0. 015 %，Al : 1. 50 ~3. 5%，Cr :0· 02 ~0· 60%，Cu 彡 0· 50%，M〇 彡 0· 40%，Nb 彡 0· 10%，N 彡 0· 010%， 余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2. -種權(quán)利要求1所述的SOOMPa級高強度高塑性低碳中錳鋼的制造方法，包括：冶 煉、連鑄、熱連軋、罩式退火、酸洗冷軋軋制、罩式退火或連續(xù)退火、精整包裝的步驟，其特征 在于： 所述冶煉工藝流程為：鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、氬站、LF鋼包爐/RH真空爐、連鑄澆鑄， 所述轉(zhuǎn)爐出鋼溫度為1670~1730°C ;鑄坯進保溫坑緩冷冷卻； 所述熱連軋時，鑄坯經(jīng)1200~1300°C加熱，由粗軋機進行5~12道次軋制，隨后進精 軋機組進行5~7道次軋制，終軋溫度為830~910°C，卷曲溫度400~600°C，熱軋卷卷曲 后利用風機進行風冷冷卻； 所述罩式爐退火溫度為680~720°C、退火均熱時間為10~12h ; 所述酸洗冷軋軋制中控制酸洗液濃度總HCl在75~150g/l范圍內(nèi)；冷軋軋制總壓下 率控制在50~65 %區(qū)間內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的SOOMPa級高強度高塑性低碳中錳鋼的制造方法，其特征在 于：所述連續(xù)退火爐退火溫度為720~750°C、均熱時間3~5min，平整延伸率為I. 0~ 1. 2%〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的SOOMPa級高強度高塑性低碳中錳鋼的制造方法，其特征 在于：所述冶煉時，錳合金化為在轉(zhuǎn)爐冶煉與爐外精煉的分配比例為4 : 1。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種800MPa級高強度高塑性低碳中錳鋼，其化學成分按質(zhì)量百分比計為：C：0.05～0.25％，Si：0.02～0.40％，Mn：3.0～7.0％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：1.50～3.5％，Cr：0.02～0.60％，Cu≤0.50％，Mo≤0.40％，Nb≤0.10％，N≤0.010％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其制造方法，包括：冶煉、連鑄、熱連軋、罩式退火、酸洗冷軋軋制、罩式退火或連續(xù)退火、精整包裝的步驟。本發(fā)明的800MPa級高強度、高塑性低碳含鋁中錳鋼具備高強度、良好冷沖壓成形性能和碰撞吸能性能。
【IPC分類】C21D8-02, C22C38-38
【公開號】CN104630641
【申請?zhí)枴緾N201410764625
【發(fā)明人】劉祥東, 王立輝, 胡寬輝, 林承江, 田德新, 陳宇, 潘立波
【申請人】武漢鋼鐵(集團)公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月11日