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基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢及制造方法技术

技术编号:20351939 阅读:37 留言:0更新日期:2019-02-16 12:16
本发明专利技术属于高强度汽车用钢板技术领域,特别涉及一种基于淬火‑碳分配理念的低碳Si‑Mn系热轧复相钢及制造方法。按重量百分比计,热轧复相钢的化学成分为:C 0.075%~0.085%,Si 1.55%~1.75%,Mn 1.5%~1.7%,P≤0.008%,S≤003%,余量为Fe。本发明专利技术采用两阶段控制轧制,并通过弛豫过程引入特定含量先共析铁素体,实现一次碳分配,随后卷取缓冷至室温。获得热轧钢板微观组织为先共析铁素体+马氏体+残余奥氏体,先共析铁素体含量在50%~55%之间,残余奥氏体以薄膜状和块状分布于马氏体半条内、铁素体/马氏体界面或铁素体晶粒内等特征位置,其含量大于6%。钢板屈服强度≥460MPa,抗拉强度>800MPa,延伸率>24%,强塑积>20GPa.%。

【技术实现步骤摘要】
基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢及制造方法
本专利技术属于高强度汽车用钢板
,特别涉及一种基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢及制造方法。
技术介绍
为了建立经济节约型社会,汽车工业也朝着低碳环保、节能减排的方向发展。汽车轻量化、减量化能有效的减少油耗、降低排放。因此,先进高强度钢在汽车生产制造过程中独具优势。目前,先进高强度钢经历双相钢(DP)、相变/孪生诱发塑性钢(TRIP/TWIP)、马氏体钢、以及Q&P钢等发展,这些高强度钢都旨在通过成分的设计、工艺的改变来获得高强度兼具高塑性的性能。Q&P钢是典型的第三代先进高强钢,室温组织为马氏体和残余奥氏体,能实现强度和塑性的良好匹配。Q&P(淬火-配分)工艺是2003年美国Speer教授提出的一种生产先进高强度钢的方法。近年来,基于该工艺展开一系列研究,但多采用离线热处理以及热模拟等方式,工艺复杂,能耗高。并且,为了实现配分的目标,多采用高碳、高合金成分设计,不仅增加生产成本,还恶化钢板的焊接性能。低碳低合金成分不仅可以大幅度降低成本,还能充分改善钢板的焊接性能,是研究中追求的目标。但由于碳浓度以及低合金的限制,在传统Q&P工艺条件下,采用以马氏体、残余奥氏体为核心的组织调控思路是不可行的,无法获得室温下稳定的残余奥氏体。因此,必须通过特定的工艺设计,控制其组织构成。考虑通过控制轧制细化晶粒,并结合弛豫过程引入特定含量的先共析铁素体,先共析铁素体析出过程排出的大量碳原子可使得其临近的奥氏体局部富碳,结合后续配分过程,部分形态、大小适中的未转变奥氏体能稳定保留至室温。此外,从工业生产的角度可以看出,目前的研究工艺包括传统等温配分工艺、QT&P、Q-P-T等,工艺中的二步法快速升温、等温保温以及二次加热过程能耗高,不适合热连轧生产线。随着以UFC(板带钢超快速冷却装置)为核心的TMCP技术(控制轧制和控制冷却技术)的发展,热轧在线生产已成为一种高效节能的生产方式。因此,可在热轧后直接进行在线控制冷却(DQ&P),然后进行卷取,利用钢板余热实现碳分配。最终,在室温条件下可获得铁素体、马氏体和一定量残余奥氏体的复相组织,具有良好的综合力学性能。中国专利CN102226248A公开一种碳硅锰热轧Q&P钢,但是工艺上没有进行控制轧制且研究成分碳含量均>0.1%。中国专利CN101775470A公开一种复相Q&P钢的生产工艺,实际上是一种两步法生产Q&P钢的工艺。中国专利CN103233161A公开低屈强比高强度热轧Q&P钢及其制造方法,但是其化学成分中碳含量过高,恶化材料的焊接性能。中国专利CN103215516A公开一种700MPa级高强度热轧Q&P钢,但其组织以马氏体为主导,热轧产品会出现严重的板形问题。此外,其延伸率<15%,成型性能差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢及制造方法,实现节约型Q&P合金成分设计,通过特殊组织调控,极大程度的降低Q&P工艺对碳含量的依赖,制造出一种低屈强比,板形易控,能投入热连轧生产线的汽车用复相钢。本专利技术的技术方案是:一种基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢,按重量百分比计,热轧复相钢的化学成分为:C0.075%~0.085%,Si1.55%~1.75%,Mn1.5%~1.7%,P≤0.008%,S≤003%,余量为Fe。所述的基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢的制造方法,具体包括如下步骤:1)冶炼、铸造按化学成分进行转炉或电炉冶炼+真空炉精炼,铸造成铸坯或锭;2)加热、热轧将铸坯或锭加热至1190~1210℃,保温1~1.5h,开轧温度在奥氏体完全再结晶区的1170~1190℃,进行粗轧,累计变形量为50~70%得到中间坯;待中间坯温度降低降至Ar3以上10~50℃进行两道次以上精轧,终轧温度在Ar3±10℃,累计变形量为75~90%;3)在线冷却及配分精轧后的轧件进行弛豫处理:以5~10℃/s的冷速冷却至820~840℃,然后以100~150℃/s的冷速冷却至230~280℃之间的某一温度,最后模拟卷取,随炉缓慢冷却至室温。所述的基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢的制造方法,步骤2)中,粗轧为2~3个道次变形,道次变形量为控制在20%~35%;精轧为3~5个道次变形,道次变形量控制在15%~30%。所述的基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢的制造方法,步骤3)中,弛豫处理采用空冷至820~840℃,通过在线水淬冷却至230~280℃,卷取冷却速度为50~60℃/h。所述的基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢的制造方法,热轧复相钢中,其先共析铁素体组织的体积百分比为50%~55%,残余奥氏体的体积百分比大于6%。所述的基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢的制造方法,优选的,热轧复相钢中,其先共析铁素体组织的体积百分比为50%~55%,残余奥氏体的体积百分比大于6%至9%,其余为马氏体。所述的基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢的制造方法,热轧复相钢的性能指标如下:屈服强度≥460MPa,抗拉强度>800MPa,屈强比为0.55~0.60,延伸率>24%,强塑积>20GPa.%。本专利技术的设计思路如下:本专利技术通过合理的成分设计,以低碳硅锰钢为原料,在低碳含量的情况下,通过工艺的设计来实现超低碳配分过程,成分中保持一定含量的Si抑制渗碳体的析出;同时,采用TMCP技术极大程度的细化原奥氏体晶粒,达到细晶强化效果,并通过弛豫过程引入特定含量的先共析铁素体,促进一次碳分配,使得一次淬火后马氏体块较小,碳含量较高,能进行充分的碳分配过程,从而获得含有先共析铁素体+马氏体+残余奥氏体的多相组织。进一步,通过控制不同的卷取温度,可获得屈服强度≥460MPa,抗拉强度>800MPa,延伸率>24%,强塑积>20GPa.%的热轧复相钢,具有优良的力学性能。本专利技术在传统Q&P成分基础上,不添加任何昂贵的合金元素,并进一步降低成分中的碳含量,保持在0.075wt%~0.085wt%之间。在此种低碳的情况下实现碳的重新分配,获得较多稳定保留至室温的残余奥氏体是极其困难的。采用传统的Q&P研究工艺和以马氏体为主导的马氏体+奥氏体或者少量铁素体+马氏体+奥氏体的组织调控思路均要求碳含量在较高的级别,大于0.10wt%。因此,本专利技术的实验钢中通过弛豫处理引入特定含量的先共析铁素体,50%~55%。如此,在淬火前,原奥氏体的比例在45%~50%之间,先共析铁素体形成而排出的碳原子会从铁素体和原奥氏体界面向奥氏体内部扩散,此过程便会导致奥氏体边界至内部形成碳浓度梯度,这相当于增加淬火前奥氏体平均碳含量,有利于后续的配分过程。此外,由于控制轧制的晶粒细化以及先共析铁素体对原奥氏体晶粒的分割作用,存在很多尺寸较小,形态适合的奥氏体,其局部富碳的特征使其在后续卷取配分过程中能稳定保本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于淬火‑碳分配理念的低碳Si‑Mn系热轧复相钢,其特征在于,按重量百分比计,热轧复相钢的化学成分为:C 0.075%~0.085%,Si 1.55%~1.75%,Mn 1.5%~1.7%,P≤0.008%,S≤003%,余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢,其特征在于,按重量百分比计,热轧复相钢的化学成分为:C0.075%~0.085%,Si1.55%~1.75%,Mn1.5%~1.7%,P≤0.008%,S≤003%,余量为Fe。2.如权利要求1所述的基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢的制造方法,其特征在于,具体包括如下步骤:1)冶炼、铸造按化学成分进行转炉或电炉冶炼+真空炉精炼,铸造成铸坯或锭;2)加热、热轧将铸坯或锭加热至1190~1210℃,保温1~1.5h,开轧温度在奥氏体完全再结晶区的1170~1190℃,进行粗轧,累计变形量为50~70%得到中间坯;待中间坯温度降低降至Ar3以上10~50℃进行两道次以上精轧,终轧温度在Ar3±10℃,累计变形量为75~90%;3)在线冷却及配分精轧后的轧件进行弛豫处理:以5~10℃/s的冷速冷却至820~840℃,然后以100~150℃/s的冷速冷却至230~280℃之间的某一温度,最后模拟卷取,随炉缓慢冷却至室温。3.如权利要求2所述的基于淬火-碳分配理念的低碳Si-Mn系热轧复相钢的制造方法,其特征在于,步骤2)中,粗...

【专利技术属性】
技术研发人员:袁国李云杰康健陈冬王晓晖李振垒王国栋
申请(专利权)人:东北大学
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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