一種含Cu低碳硅錳系高強鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含Cu低碳硅錳系高強鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車使用量的增加，出現(xiàn)了一系列環(huán)境和安全問題，而提高車身材料的強韌性能是解決問題最有效的途徑，因此近年來對汽車用高強鋼的研宄不斷深入。上世紀80年代開始，以雙相鋼(DP)、相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP)等為代表的第一代高強鋼被廣泛研宄和應(yīng)用，其強塑積在20000 MPa.%以內(nèi)，但由于其強塑積較低，碰撞安全性能較差，不能應(yīng)用在碰撞性能要求高的汽車中。以TWIP鋼為代表的第二代高強鋼，強塑積超過50000 MPa.%，但由于其高合金添加量、高成本，且制備工藝及使用技術(shù)復雜，目前在汽車用鋼中應(yīng)用不多。
[0003]2003年美國Speer教授提出了一種熱處理工藝:淬火(Quenching) +碳配分(Partit1ning)，即Q&P工藝。Q&P熱處理鋼強塑積比第一代高強鋼高，合金元素添加量和制備工藝比第二代高強鋼要求低。鋼材的強度可以達到甚至超過1500 MPa，強塑積20000-40000 MPa.%，被稱為第三代高強鋼。其具有成本低、制備工藝簡單，力學性能好的特點，受到汽車制造業(yè)及學者的廣泛關(guān)注。但Q&P工藝處理鋼還尚處于研發(fā)階段，還未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。寶鋼在2010年研發(fā)并小批量生產(chǎn)了第三代高強鋼QP980，基本滿足于外型相對復雜、強度要求高的車身骨架件和安全件，但其強塑積較低，約為20000 MPa.%。
[0004]目前，Q&P處理鋼多為C-S1-Mn系鋼，碳含量一般在0.2-0.6 (質(zhì)量分數(shù)，％)，較高的碳含量不僅提高強度，還可以增強配分效果，起到提高強塑積的作用，但這將會惡化焊接性能、降低耐大氣腐蝕能力、增加鋼的冷脆性和時效敏感性。因此，作為汽車用鋼的碳含量一般不超過0.2%。但碳含量又不能過低，否則將使碳配分效果受到一定限制，一方面使淬火后殘余奧氏體量減少，不利于塑性提高；另一方面使板條馬氏體中碳含量減少，降低板條馬氏體強度。這就導致目前商用C含量低于0.2%的Q&P處理鋼強塑積均低于30000MPa.%。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種含Cu低碳硅錳系高強鋼及其生產(chǎn)方法。該方法采用預(yù)先Cu配分制備低碳硅錳系Q&P處理的高強鋼，并提高其殘余奧氏體含量和伸長率。
[0006]本發(fā)明的目的之一是提供一種含Cu低碳硅錳系高強鋼，所述含Cu低碳硅錳系高強鋼化學成分質(zhì)量百分比為:C:0.18-0.22%，Si:1.3-1.5%，Mn:1.3-1.8%，Cu:0.4-0.55%，N1:0.32-0.4%，P彡0.05%，S彡0.03%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0007]本發(fā)明所述含Cu低碳硅錳系高強鋼伸長率為15~25%，強塑積可以達到28000~32000MPa.%。
[0008]本發(fā)明所述含Cu低碳硅錳系高強鋼強的殘余奧氏體含量為5~10%。
[0009]本發(fā)明所述化學成分質(zhì)量百分比為:所述化學成分質(zhì)量百分比為:C:0.18%，Si:
1.5%，Mn:1.3%，Cu:0.55%，Ni:0.4%，P:0.04%，S:0.02%，余量為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。
[0010]本發(fā)明的另一目的是提供一種基于上述的含Cu低碳硅錳系高強鋼的生產(chǎn)方法，按如下步驟進行:
(1)根據(jù)如上所述的化學成分進行冶煉，鑄造坯料鍛造成板坯；
(2)將所述板坯進行熱軋，得到終軋板；
(3)雙相區(qū)保溫-奧氏體化-淬火-碳配分(I&Q&P)熱處理工藝:所述終軋板以10°C/s升溫至780~850°C，保溫300~1000s，然后快速加熱至950~1050°C，保溫時間180~300s，鹽浴淬火至350~430°C并保溫15~30s，隨后在450~480°C保溫，保溫時間為180~600s，最后再水淬至室溫。
[0011]本發(fā)明所述步驟(2)中熱軋分為粗軋與精軋依次進行；粗軋開軋溫度1030~1080°C，粗軋道次變形量為25~45%，精軋總變形量為50~60%，終軋溫度為830~850°C，終乳板厚為5~7mm，然后經(jīng)冷乳至2~3mm0
[0012]本發(fā)明所述步驟(2)中粗軋開軋溫度1080°C，粗軋道次變形量為35%，精軋總變形量為55%，終軋溫度為840°C，終軋板厚為6mm，然后經(jīng)冷軋至2mm。
[0013]本發(fā)明所述步驟(3)中所述終軋板以10°C /s升溫至800°C，保溫500s，然后快速加熱至9500C，保溫時間180s，鹽浴淬火至400°C并保溫20s，隨后在480°C保溫，保溫時間為600s，最后再水淬至室溫。
[0014]本發(fā)明的設(shè)計思路為:本發(fā)明的目的是實現(xiàn)高強塑積，并具備良好焊接性能的低碳高強C-S1-Mn系汽車用高強鋼制備的方法。高強鋼中的碳含量必須控制在較低的水平以保證良好的焊接性能，但這會影響碳配分效果和殘余奧氏體穩(wěn)定性，導致強塑積的降低。本發(fā)明為彌補低碳帶來的強塑積降低，采用合理的化學成分設(shè)計、發(fā)揮鋼中固有合金元素的作用，在充分發(fā)揮原有C配分的基礎(chǔ)上，提出了一種利用Cu元素配分制備碳硅錳系Q&P鋼的方法及工藝(I&Q&P熱處理工藝)，實現(xiàn)Cu、Mn的預(yù)配分處理，從而可實現(xiàn)高強塑積、具備良好可焊性的汽車用低碳高強鋼的制備。
[0015]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:1、本發(fā)明在維持Q&P處理鋼固有成分基礎(chǔ)上，添加少量的Cu，通過改進Q&P處理工藝，實現(xiàn)Cu配分，提高殘余奧氏體體積分數(shù)、改善力學性能，制備出強塑積高于30000 MPa.%的第三代高強鋼；2、Cu配分機制的引入，實現(xiàn)一次淬火前奧氏體中Cu元素選區(qū)分布，提高一次淬火后的未轉(zhuǎn)變奧氏體量，隨后C配分促使碳原子由馬氏體向這些奧氏體擴散，從而二次淬火至室溫獲得更多殘余奧氏體，不但提高了鋼的強韌性、焊接、沖擊、耐腐蝕性能，還避免了大量添加Mn對冶煉、鑄造工藝的不利影響；3、該生產(chǎn)方法簡單易行，成本較低。
[0016]【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明Q&P和I&Q&P熱處理工藝示意圖；
附圖2是本發(fā)明含Cu低碳硅錳鋼經(jīng)I&Q&P工藝處理后室溫組織SEM像；
附圖3是本發(fā)明含Cu低碳硅錳鋼經(jīng)I&Q&P工藝處理后室溫組織Cu元素分布的EPMA
像；
附圖4是本發(fā)明含Cu低碳硅錳鋼經(jīng)I&Q&P工藝處理后室溫組織Mn元素分布的EPMA像。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細闡述。
[0018]實施例1
一種含Cu低碳硅錳系高強鋼，化學成分質(zhì)量百分比為:C:0.18%，Si:1.5%，Mn:1.3%，Cu:0.55%,N1:0.4%，P:0.04%，S:0.02%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。含Cu低碳硅錳系高強鋼伸長率為25%，強塑積為31180MPa.% ;殘余奧氏體含量為10.2%。
[0019]一種含Cu低碳硅錳系高強鋼的生產(chǎn)方法，按如下步驟進行:
(1)根據(jù)上述化學成分進行冶煉，鑄造坯料鍛造成板坯；
(2)將所述板坯進行熱軋，得到終軋板；
熱軋分為粗軋與精軋依次進行；粗軋開軋溫度1080°C，粗軋道次變形量為35%，精軋總變形量為55%，終軋溫度為840°C，終軋板厚為6mm，然后經(jīng)冷軋至2mm。
[0020](3) I&Q&P熱處理工藝:所述終軋板以10°C /s升溫至800°C，保溫500s，然后快速加熱至9500C，保溫時間180s，鹽浴淬火至400°C并保溫20s，隨后在480°C保溫，保溫時間為600s，最后再水淬至室溫。
[0021]實施例2
一種含Cu低碳硅錳系高強鋼，化學成分質(zhì)量百分比為:C:0.22