CN101363102A - 高强度冷轧连续退火用trip钢板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高强度冷轧连续退火用TRIP钢板及其制备方法，属于高强度冷轧钢技术领域。钢板成分为：C：0.1～0.4％，Si：0.5％～2.5％，Mn：0.5％～2.5％，Nb：0.01％～0.10％，Ti：0.01％～0.10％，Cu：0.1～1.0％，Ni：0.1～1.0％，P：≤0.03％，S：≤0.02％，余量为铁；均为质量百分比。优点在于，具有优异可加工性能和表面性能，通过添加Nb，Ti，Cu，Ni等来改善钢板的力学性能：高的抗拉强度和高的延伸率的组合。
Description
技术领域
本发明涉及高强度冷轧钢技术领域，特别是提供了一种高强度冷轧连续退火用TRIP(TRIP为相变诱导塑性的简称)钢板及其制备方法。
背景技术
长期以来，钢铁材料一直是汽车工业的主要用材，尽管近年来随着车重的下降，钢铁材料的比例在下降，但是仍保持着主导的地位。铝、镁和塑料汽车的出现对钢铁工业的威胁是显而易见的，为此全世界18个国家的35个钢铁公司合作进行超轻钢车体(ULSAB)的研究项目，以迎接铝和镁的挑战。其特点主要是大量使用高强钢(HSS)、超高强钢(UHSS、AHSS)，而不再使用或极少使用传统的低碳软钢，比如，普通的铝镇静钢、IF钢等。
汽车工业要求减重，这意味着使用强度更高的材料，以便能够在不放弃安全性和功能要求的前提下减小部件的厚度。超高强度钢(UHSS)薄板产品，尤其是TRIP钢产品具有突出的高强度与良好成形性组合，因此能够为这一问题提供解决办法。
国内有关TRIP钢的研究报道相对较少，多处于实验室阶段，进行系统和大生产实验等研究的不多。宝钢自2002年开始研制冷轧TRIP钢，实现了600MPa级别冷轧TRIP钢的商业化，并成功应用与国内汽车行业。为了进一步减轻车重，开发高级别的TRIP钢十分必要。
有学者(添加0.5％铜及贝氏体化对0.2C_1.5Mn_1.5Si形变诱发塑性TRIP钢板组织和力学性能的影响)研究发现，添加Cu元素，可以在牺牲少许塑性条件下，显著提高强度。所以，通过添加少量合金元素可以显著提高材料的综合力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度冷轧连续退火用TRIP钢板及其制备方法，该钢成份用于通过冷轧制备适合连续退火的钢产品。
本发明的钢板成份为(质量百分含量)：
C：0.1％～0.4％，Si：0.5％～2.5％，Mn：0.5％～2.5％，Nb：0.01％～0.10％，Ti：0.01％～0.10％，Cu：0.1％～1.0％，Ni：0.1％～1.0％，P：≤0.03％，S：≤0.02％，余量为铁。
本发明的高强度冷轧连续退火用TRIP钢板制备工艺步骤为：
1、在出钢的时候加入合金元素Nb，Ti，通过细小的碳氮化铌钛，钉扎奥氏体晶界，细化铸坯晶粒；
2、铸坯热轧成钢坯：热轧终轧温度为Ar3+50℃～Ar3+150℃，得到热轧坯料；
3、将热轧钢坯冷却至600～750℃温度卷取；
4、卷取后酸洗所述热轧钢坯，以去除氧化物；
5、采用50％～70％的压下量冷轧所述热轧钢坯，以减小厚度；
6、在750～900℃下保温所述冷轧钢坯，保温时间为60～200s；采用大于20～50℃/s的冷却速度将所述冷轧钢坯冷却至350～500℃；在该温度范围保温所述冷轧钢坯，时间为100～600s；然后采用20～50℃/s的冷却速度将所述冷轧钢坯冷却至室温；得到的钢板屈服强度为450～700MPa，抗拉强度大于980MPa，延伸率A50大于20％。
附图说明
图1为本发明退火工艺示意图。其中，横坐标为时间，单位：秒；纵坐标为温度。
具体实施方式
C：碳是奥氏体稳定化元素，强烈降低Ms点。只有含有一定量的C的奥氏体才能在室温残留。并且由于转化诱导的可塑性。当C浓度小0.05％时，几乎无法保证5％更多的残余奥氏体，因而不能实现本发明的目的。另一方面，超过0.4％会使焊接性非常差，所以C含量也不能过高。
Mn：锰起奥氏体的稳定剂的作用，因而能够降低残余奥氏体的Ms温度。此外，锰能够抑止珠光体形成，而且，还能够通过固溶强化提高钢的强度总水平。一方面，添加过量的Mn会导致当从保温温度冷却时不能充分形成珠光体，从而使残余奥氏体中的破浓度不足，致使其稳定性下降。另一方面，Mn含量过高还将提高焊缝的硬度，并促进有害的带状组织的形成。
Si：硅主要以固溶方式存在于TRIP钢中，抑制贝氏体转变期间渗碳体的形成。Si是铁素体形成元素，在临界区加热时，Si更倾向于分布在铁素体中而不是在奥氏体中，因而奥氏体晶粒边缘Si贫化。Si分布在铁素体中，提高铁素体中碳的化学位，促使铁素体中的碳向奥氏体内部扩散，残余奥氏体中碳浓度升高。使C进一步积聚于未转变的奥氏体中，促使马氏体开始转变温度MS降至室温以下，形成富碳的残余奥氏体，获得TRIP效应产生的基本条件。为了避免要求对钢坯热装料，以防止形成裂纹，应限制Si含量。通过限制Si含量，也能够避免在热轧表面出现红鳞。
Nb：铌是一种强碳化物形成元素，铌和碳的亲和力大于钒，在钢铁材料中常用铌进行微合金化，主要是利用铌与碳结合形成弥散的碳化物，这种含铌的碳化物形成温度较高，可能在高温钢水中存在，而且其晶格常数与奥氏体相近，可以作为奥氏体的结晶核心，加入微量的铌可以细化凝固组织，另外在热处理过程中析出碳化铌一般呈细小弥散分布，有利于弥散强化，并且可以阻止高温奥氏体长大。但是过多的Nb会发生Nb(C，N)的偏聚，形成粗大的Nb(C，N)，造成合金元素的浪费。
Ti：钛也是一种强碳化物形成元素，的作用与铌相似。
Cu：1％的铜含量可提高50MPa的强度，但铜的溶解仅在高温时发生，室温下几乎为零，铜还通过细化晶粒来提高强度。在铁素体冷却的过程中，铜的溶解度迅速降低，产生析出强化。
Ni：镍与Mn相似产生奥氏体，同时其还能提高强度和镀覆性能，此外，与Si和Al相似，Ni不溶解在渗碳体中。在350℃-600℃温度范围内的保持过程中抑制渗碳体沉淀，并延迟转化过程。Ni还能改善加入Cu所带来的塑性的恶化。
S：硫作为残余及有害元素除了能改善钢的切削加工性外，对钢的延伸、冲击韧性及热加工都十分不利。所以S一定要控制在0.02％以内。
P：磷是一种有害元素，严重地破坏了钢的冲击韧性，对钢的热加工及焊接性也不利。同样，P也要严格控制在0.03％之内。
实施例
本发明的1000MPa级冷轧连续退火用TRIP钢的制造方法：
首先根据设计成分进行冶炼，坯料经锻造后热轧成薄板，热轧终轧温度860℃，卷取温度为650℃；冷轧压下率为65％；两相区退火温度为860℃，两相区退火时间为120s或180s，从退火温度冷至等温温度的冷速CR1大于20℃/s；等温温度分别为380、420和460℃，等温时间为240s，等温后的冷却速度CR2大于20℃/s冷却至室温，从而获得1000MPa级冷轧连续退火用TRIP钢。图1为退火工艺，表1为化学成分，表2为力学性能。
表1化学成分
| C | Si | Mn | P | S | Cu | Ni | Nb | Ti |
| 0.24 | 1.40 | 1.5 | 0.01 | 0.005 | 0.5 | 0.31 | 0.03 | 0.015 |
表2主要工艺与力学性能
| 实施例 | 退火温度/℃ | 退火时间/s | 等温温度/℃ | 等温时间/s | 屈服强度/MPa | 抗拉强度/MPa | 延伸率/％ |
| 1 | 860 | 120 | 380 | 240 | 668 | 945 | 23.8 |
| 2 | 860 | 120 | 420 | 240 | 680 | 995 | 21.3 |
| 3 | 860 | 120 | 460 | 240 | 695 | 1015 | 20.5 |
| 4 | 860 | 180 | 420 | 240 | 705 | 1012 | 20.9 |
Claims (2)
1.一种高强度冷轧连续退火用相变诱导塑性钢板，其特征在于，钢板成分为：C：0.1％～0.4％，Si：0.5％～2.5％，Mn：0.5％～2.5％，Nb：0.01％～0.10％，Ti：0.01％～0.10％，Cu：0.1％～1.0％，Ni：0.1％～1.0％，P：≤0.03％，S：≤0.02％，余量为铁；均为质量百分比。
2.一种制备权利要求1所述的高强度冷轧连续退火用相变诱导塑性钢板的方法，其特征在于，工艺步骤为：
(1)在出钢的时候加入合金元素Nb，Ti，通过细小的碳氮化铌钛，钉扎奥氏体晶界，细化铸坯晶粒；
(2)铸坯热轧成钢坯：热轧终轧温度为Ar3+50℃～Ar3+150℃，得到热轧坯料；
(3)将热轧钢坯冷却至600～750℃温度卷取；
(4)卷取后酸洗所述热轧钢坯，以去除氧化物；
(5)采用50％～70％的压下量冷轧所述热轧钢坯；
(6)在750～900℃下保温所述冷轧钢坯，保温时间为60～200s；然后，采用20～50℃/s的冷却速度将所述冷轧钢坯冷却至350～500℃，保温100～600s；然后采用20～50℃/s的冷却速度将所述冷轧钢坯冷却至室温；得到的钢板屈服强度为450～700MPa，抗拉强度大于980MPa，延伸率A50大于20％。
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