CN102912219A

CN102912219A - 一种高强塑积trip钢板及其制备方法

Info

Publication number: CN102912219A
Application number: CN2012104113207A
Authority: CN
Inventors: 郭金宇; 刘仁东; 王科强; 徐荣杰; 孙建伦; 王旭; 林利; 徐鑫; 吕冬
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明公开一种高强塑积TRIP钢板，C：0.08%～0.5%、Si：0.4%～2.0%、Mn：3%～8%、P：≤0.10%、S：≤0.02%、Al：0.02%～4%、N：≤0.01%、Nb：0~0.5%、V：0~0.5%、Ti：0~0.5%、Cr：0~2%、Mo：0~1%，以及剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成；显微组织中马氏体以面积率计30%~90%，奥氏体以体积率计5%~30%，其余为少量铁素体和渗碳体。热轧加热温度：1100～1250℃，保温时间≥2h，开轧温度≥1100℃，终轧温度850～950℃，卷取温度＜720℃；热轧板厚度2~4mm；罩式炉退火为随炉加热，保温温度550～750℃，保温时间1~20h，随炉冷却。

Description

一种高强塑积TRIP钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车用钢制造领域，涉及一种强塑积≥30GPa%的高强塑积TRIP钢板及其制备方法。

背景技术

随着人们对汽车环保、安全、节能要求的不断提高，汽车行业对汽车用钢提出了更高的要求，不仅要求汽车用钢有着高强度，同时要求汽车用钢具有很好的延伸率以满足汽车零件冲压成形的要求。为了满足汽车行业快速发展的要求，世界各大钢铁公司先后开发了以DP、TRIP钢为代表的第一代先进高强钢、以TWIP钢为代表的第二代先进高强钢和以QP钢和高锰TRIP钢为代表的第三代先进高强钢。

以DP和TRIP钢为代表的第一代先进高强钢研制开发成功和在汽车行业上的大量应用，对于汽车节能、环保、安全性能的提高起到了极大的促进作用。其不足之处在于，DP钢和TRIP钢的强塑积在20GPa%左右，难以满足汽车工业不断提高的节能、安全和环保的标准。

以TWIP钢为代表的第二代先进高强钢，相比于第一代先进高强钢，其强塑积大幅度提高，TWIP钢强塑积达到60GPa%，表现出非常好的强度和塑性。不足之处在于，锰含量较高，在15~24%之间，成本高，价格昂贵。同时生产组织困难。

第三代先进高强钢，相对于第二代先进高强钢，采用低合金含量的成分设计，具有成本低的特点，同时其性能指标较第一代先进高强钢有明显提高，目标为强塑积大于30GPa%。

作为第三代先进高强钢之一，QP钢，其具有良好的强度和塑性，不足之处在于工艺复杂，需要专门的连退线才能实现其工艺要求，因此成本高，性能稳定性差。

相比于其它各钢种，高锰TRIP钢具有工艺简单，在传统的生产线上能够生产，不需要专门的设备等特点，并且钢板的强塑积可以达到30GPa%，能够满足大多数汽车结构件的冲压和减重需要。

专利CN 102304664A提供一种高强度高塑性含铝中锰TRIP冷轧钢板及制备方法，其优点在于钢板的抗拉强度达到900~1210MPa，延伸率达到17~30%，表现出良好的强度和塑性。不足之处在于（1）钢中Al含量较高，在1~8%范围内，连铸困难；（2）钢板退火时间在2~20分钟之间，退火时间短，难以起到使Mn富集的目的。

专利CN 102321854A提供一种低碳高锰TRIP钢及其生产方法，其优点在于抗拉强度达到1000~1500MPa，不足之处在于钢中加了大量的合金，导致成本高。Si元素和Al元素含量很低，难以起到抑制碳析出的作用。同时，热轧卷曲温度为580度，卷曲温度较低，导致冷轧困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的本发明的目的在于提供一种高强塑积TRIP钢板及其制造方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

（1）一种高强塑积TRIP钢板，其特征在于TRIP钢板的化学成分以质量百分比计为：C：0.08%～0.5%、Si：0.4%～2.0%、Mn：3%～8%、P：≤0.10%、S：≤0.02%、Al：0.02%～4%、N：≤0.01%、Nb：0~0.5%、V：0~0.5%、Ti：0~0.5%、Cr：0~2%、Mo：0~1%，以及剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成；显微组织中马氏体以面积率计为30%~90%，奥氏体以体积率计为5~30%，其余为少量铁素体和渗碳体。

（2）一种高强塑积TRIP钢板的制备方法，其制备过程包括冶炼、连铸、热轧、酸洗、冷轧、罩式炉退火等过程，其特征在于：（a）轧制：热轧加热温度：1100～1250℃，保温时间为≥2h，开轧温度为≥1100℃，终轧温度850～950℃，卷取温度＜720℃；热轧板厚度为2~4mm；如果客户要求钢板厚度在2~4mm之间，也可以不进行冷轧；冷轧累积压下量40％～80％；（b）罩式炉退火：随炉加热，保温温度为：550～750℃，保温时间为：1~20h，随炉冷却。即得到高强塑积冷轧TRIP钢板。

下面将对本发明化学成分的限定进行说明：

C：用于钢的强化以及提高残余奥氏体稳定性的重要元素，是生产TRIP钢不可或缺的元素。为了得到强塑积大于30GPa%的TRIP钢，C含量在0.08%以上是必要的。同时，如果C含量过多，容易导致成形性能和焊接性能下降，因此0.5%是其上限。

Si：是对提高TRIP钢的强度和延伸率有利的元素。Si元素的添加可以抑制渗碳体的析出，同时起到固溶强化的作用。因此Si元素的下限为0.4%。然而，如果Si元素含量过高将导致TRIP钢的表面质量、涂镀性能和焊接性能的下降，因此上限确定为2.0%。

Mn：是对提高TRIP钢的强度和保持奥氏体稳定性有利的元素。在低于3%时，强度不能够满足要求。在超过8%时，将导致连铸和轧制困难，因此上限为8%，下限为3%。

P：是对抑制C析出，稳定奥氏体有利的元素。当P含量超过0.10%时，将导致P元素在晶界上的偏析进而恶化其加工性能，因此上限为0.10%。

S：以Mn等硫化物系夹杂物形式残留，是有害元素。特别是钢板的强度越高，影响越大，因此其含量必须控制在0.02%以下。

Al: 是钢中必须的脱氧元素和抑制C从奥氏体中析出的元素，当Al元素含量低于0.02%时，起不到脱氧效果和抑制C析出的作用，当Al含量高于3%时，将导致氧化铝等夹杂物增加，导致连铸困难。

N：超过0.01%时，将导致钢板的时效性和加工性能变差，因此其上限为0.01%。

Nb：主要作用是细化晶粒和析出强化的作用，同时改善焊接性能。Nb含量过高会导致钢板的加工性能变差。因此其上限为0.5%。

V：主要起到析出强化和改善焊接性能的作用。V含量过高会导致钢板的加工性能变差。因此其上限为0.5%。

Ti：主要作用是细化晶粒和析出强化的作用，同时改善焊接性能。Ti含量过高导致钢板的加工性能变差。因此其上限为0.5%。

Cr：主要起到提高钢板强度和淬透性的作用。Cr含量过高会导致钢板塑性变差，因此其上限为2%。

Mo：主要起到提高钢板强度和淬透性的作用，促进钢板中形成贝氏体组织。Mo含量过高，会导致钢板成本上升和加工性能下降。因此其上限为1%。

本发明的制造方法包括（1）冶炼、连铸工序；（2）轧制工序（包括热轧和冷轧）；（3）罩式炉退火工序。为了获得本发明的钢板，轧制工序和罩式炉退火工序尤其重要。

（1）冶炼、连铸工序

冶炼、连铸工序未被特别限定，采用通常的方法生产出满足成分要求的钢水，经连铸机得到连铸坯。

（2）轧制工序

轧制工序对于得到本发明高强塑积TRIP钢板很重要，其工艺要求为：连铸坯加热温度：1100～1250℃，保温时间为≥2h，开轧温度为≥1100℃，终轧温度850～950℃，卷取温度＜720℃，当卷曲温度高于720℃，会导致钢卷表面氧化严重，难以满足用户对钢板表面的质量要求。在得到厚度为2~4mm热轧板后，根据用户需求，可以进行压下率为40%～80％的冷轧，得到冷轧板。如果热轧板厚度已经满足客户要求，也可以不进行冷轧。

（3）罩式炉退火工序

退火温度对于得到本发明高强塑积钢板非常重要，当温度低于550℃，无法得到奥氏体组织。温度高于750℃，会导致马氏体板条粗大，降低钢板的强度。因此退火温度在550～750℃之间为适合的温度。

退火时间对于得到本发明的钢板也很重要，如果保温时间小于1小时，Mn元素在奥氏体中富集程度不足，无法在室温得到稳定的奥氏体组织。如果保温时间高于20小时，会导致马氏体板条粗大，降低钢板的强度。因此适宜的时间范围为1~20小时。

在完成退火后，将钢板随炉冷却，即可得到高强塑积TRIP钢板。

本发明具有优良的性能，钢板强塑积大于30GPa%。制备方法简单，能够利用传统的生产线生产出性能优良的钢板。产品应用范围广泛，可以用于汽车、机械等多个行业。

附图说明

图1：实施例3钢板的金相组织，马氏体和奥氏体组织；

图2：实施例3透射电镜薄膜照片，马氏体和奥氏体组织。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例化学成分如表1所示：

表1 化学成分（wt％）

实施例轧制工艺参数如表2所示：

表2 轧制工艺参数

实施例	热轧开轧温度（℃）	热轧终轧温度（℃）	卷取温度（℃）	冷轧压下率（%）
					1	1128	923	560	0
2	1108	885	642	64
					3	1086	921	504	58
4	1075	897	650	57
					5	1104	909	569	67
6	1121	908	681	68
					7	1054	917	502	0
8	1107	907	687	62
					9	1092	882	521	60
10	1121	878	578	65
					11	1057	882	612	55
12	1064	878	634	58
					13	1078	868	642	52
14	1096	897	538	55
					15	1109	902	567	58
16	1136	913	579	57
					17	1123	922	582	52
18	1142	905	622	55
					19	1114	909	634	67
20	1108	915	642	63
					21	1104	904	628	61

实施例罩式炉退火工艺参数如表3所示：

表3 罩式炉退火工艺参数

实施例	加热方式	加热温度（℃）	保温时间（h）	冷却方式
					1	随炉加热	640	8	随炉冷却
2	随炉加热	650	10	随炉冷却
					3	随炉加热	660	12	随炉冷却
4	随炉加热	630	14	随炉冷却
					5	随炉加热	645	15	随炉冷却
6	随炉加热	625	16	随炉冷却
					7	随炉加热	620	17	随炉冷却
8	随炉加热	650	11	随炉冷却
					9	随炉加热	647	20	随炉冷却
10	随炉加热	640	18	随炉冷却
					11	随炉加热	610	4	随炉冷却
12	随炉加热	630	6	随炉冷却
					13	随炉加热	660	8	随炉冷却
14	随炉加热	634	12	随炉冷却
					15	随炉加热	624	9	随炉冷却
16	随炉加热	654	10	随炉冷却
					17	随炉加热	647	11	随炉冷却
18	随炉加热	623	16	随炉冷却
					19	随炉加热	657	14	随炉冷却
20	随炉加热	667	13	随炉冷却
					21	随炉加热	647	11	随炉冷却

实施例钢板的力学性能如表4所示：

表4 钢板的力学性能

实施例	Rp_0.2（MPa）	Rm（MPa）	A（%）
				1	617	1042	31
2	647	1087	33
				3	608	1079	32
4	626	1104	35
				5	634	1089	32
6	627	1048	33
				7	645	1027	34
8	638	1123	30
				9	598	1088	36
10	616	1076	33
				11	587	1120	32
12	624	1108	33
				13	633	1098	34
14	621	1112	31
				15	595	1087	32
16	587	1089	34
				17	588	1114	33
18	604	1109	31
				19	637	1186	30
20	657	1204	31
				21	627	1198	30

实施例3的金相组织如图1所示，可以清晰地看出钢板含有马氏体、奥氏体组织。实施例3的透射电镜照片如图2所示，可以看到清晰的马氏体板条形貌和奥氏体组织。

Claims

1.一种高强塑积TRIP钢板，其特征在于其化学成分以质量百分比计为：C：0.08%～0.5%、Si：0.4%～2.0%、Mn：3%～8%、P：≤0.10%、S：≤0.02%、Al：0.02%～4%、N：≤0.01%、Nb：0~0.5%、V：0~0.5%、Ti：0~0.5%、Cr：0~2%、Mo：0~1%，以及剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成；显微组织中马氏体以面积率计为30%~90%，奥氏体以体积率计为5%~30%，其余为少量铁素体和渗碳体。

2.一种根据权利要求1所述的高强塑积TRIP钢板的制备方法，包括冶炼、连铸、热轧、罩式炉退火过程，其特征在于：热轧加热温度：1100～1250℃，保温时间为≥2h，开轧温度为≥1100℃，终轧温度850～950℃，卷取温度＜720℃；热轧板厚度为2~4mm；罩式炉退火为随炉加热，保温温度为：550～750℃，保温时间为1~20h，随炉冷却。

3.根据权利要求2所述的高强塑积TRIP钢板的制备方法，其特征在于：热轧后进行酸洗和冷轧，冷轧累积压下量40％～80％，冷轧后罩式炉退火。