具有耐延迟断裂性的马氏体钢及制造方法技术

提供了一种冷轧并退火的马氏体钢板。该钢板按重量百分比计计包括：0.30≤C≤0.5％、0.2≤Mn≤1.5％、0.5≤Si≤3.0％、0.02≤Ti≤0.05％、0.001≤N≤0.008％、0.0010≤B≤0.0030％、0.01≤Nb≤0.1％、0.2≤Cr≤2.0％、P≤0.02％、S≤0.005％、Al≤1％、Mo≤1％以及Ni≤0.5％。该组合物的剩余部分包括铁以及由熔炼造成的不可避免的杂质。显微组织为100％的马氏体并且原奥氏体晶粒尺寸小于20μm。钢板在酸浸U型弯曲试验期间具有至少24小时的耐延迟断裂性。还提供了一种方法、一种部件、一种结构构件和一种车辆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于车辆的马氏体钢，所述马氏体钢表现出了优异的耐延迟断裂性。这种钢意在用作主要用于汽车的结构构件和增强材料。本专利技术还涉及生产具有优异的耐延迟断裂性的完全马氏体级别钢的方法。
技术介绍
汽车的钢部件往往暴露于可以形成并吸收原子态的氢的环境。所吸收的氢可以是除了已经在部件制造期间被吸收的氢以外的。氢会在钢中引起的有害影响为：降低钢的失效应力、限制延展性和韧性、或者甚至加速钢内的裂纹生长。钢由于氢蚀而失效可能在加载时瞬时发生或者在延迟的一段时间之后发生。这种行为使得异常地难以对由于氢脆产生的失效进行预测并且从责任和修理的角度来看会较昂贵。通常，对氢退化的敏感性随着钢强度的增大而增大，并且在钢的强度大于1000MPa时更加显著。因此，已提出了提供不同强度等级的像下文提到的钢那样的若干族钢。在这些理论中，已研发了具有微合金元素的钢，所述钢的硬化同时通过沉淀以及通过对铁素体晶粒尺寸的细化来获得。这些高强低合金(HSLA)钢的研发之后接着的是对被称为先进高强钢的更高强度的钢的研发，所述先进高强钢保持了良好的强度等级和良好的冷成形性，如双相钢、贝氏体钢、TRIP(相变诱发塑性)钢，但是可以通过这些理论获得的拉伸强度等级通常低于1300MPa。为了满足对具有甚至更高强度并同时具有良好成形性的钢的需求，作为挑战，进行了许多研发以获得可以耐受氢脆的钢种。这导致了具有大于1500MPa的耐受性但是由于氢的存在而在钢中出现延迟断裂问题的马氏体钢。此外，马氏体钢呈现出较低的成形性水平。马氏体钢的开发例如由国际申请WO2013082188所述，该申请涉及马氏体钢组合物和该马氏体钢的生产方法。更具体地，在该申请中公开的马氏体钢具有从1700MPa至2200MPa的拉伸强度。最具体地，该专利技术涉及薄壁制品(thin gage)(厚度为1mm)和该薄壁制品的生产方法。然而，该申请在涉及耐延迟断裂性方面没有记载，该申请没有教导如何获得耐延迟断裂的钢。还已知以下论文“Ni、Cu和Si对拉伸强度为1450的高强钢的延迟断裂性能的影响(Effect of Ni,Cu and Si on delayed fracture properties of High Strength Steels with tensile strength of 1450)，Shiraga，ISIJ，第7卷，1994年”，该论文教导了Ni含量对由于氢的耐延迟断裂性的积极影响。然而，这种文献不会导致足够的耐延迟断裂性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有改进的耐受性、成形性和耐延迟断裂性并具有下述拉伸强度的冷轧并退火的钢：-至少1700MPa、优选地至少1800MPa并且甚至更优选地至少1900MPa的拉伸强度；-至少1300MPa、优选地至少1500MPa并且甚至更优选地至少1600MPa的屈服强度；-至少3％、优选地至少5％并且甚至更优选地至少6％的总延伸率；和-在酸浸U型弯曲试验期间具有至少24小时的耐延迟断裂性。本专利技术提供了一种冷轧并退火的马氏体钢板，该冷轧并退火的马氏体钢板在酸浸没U型弯曲试验期间具有至少24小时的耐延迟断裂性，并且该马氏体钢板按重量百分比计包括：0.30％≤C≤0.5％；0.2％≤Mn≤1.5％；0.5％≤Si≤3.0％；0.02％≤Ti≤0.05％；0.001％≤N≤0.008％；0.0010％≤B≤0.0030％；0.01％≤Nb≤0.1％；0.2％≤Cr≤2.0％；P≤0.02％；S≤0.005％；Al≤1％；Mo≤1％；以及Ni≤0.5％；该组合物的剩余部分为铁和由熔炼造成的不可避免的杂质并且显微组织为100％的马氏体，其中，原奥氏体晶粒尺寸小于20μm。优选地，冷轧并退火的马氏体钢板使得0.01％≤Nb≤0.05％。优选地，冷轧并退火的马氏体钢板使得0.2％≤Cr≤1.0％。优选地，冷轧并退火的马氏体钢板使得Ni≤0.2％、甚至更优选地Ni≤0.05％、并且理想地Ni≤0.03％。优选地，冷轧并退火的马氏体钢板使得1％≤Si≤2％。在优选实施方案中，冷轧并退火的马氏体钢板使得拉伸强度为至少1700MPa、屈服强度为至少1300MPa并且总延伸率为至少3％。在优选实施方案中，冷轧并退火的马氏体钢板在酸浸U型弯曲试验期间具有至少48小时的耐延迟断裂性，更优选地，在酸浸U型弯曲试验期间具有至少100小时的耐延迟断裂性，并且在另一优选实施方案中，在酸浸U型弯曲试验期间具有至少300小时的耐延迟断裂性。理想地，在酸浸U型弯曲试验期间具有至少600小时的耐延迟断裂性。本专利技术还提供了一种包括以下步骤的用于生产冷轧并退火的马氏体钢板的方法，所述步骤可以顺序地执行：-对具有根据本专利技术的组成的钢进行铸造以获得板坯，-在高于1150℃的温度T再加热处对板坯进行再加热，-在高于850℃的温度处对再加热的板坯进行热轧以获得热轧钢，-对热轧钢进行冷却直到500℃与660℃之间的卷取温度T卷取为止，随后-在T卷取处卷取经冷却的热轧钢，-清除热轧钢的氧化皮，-对钢进行冷轧以获得冷轧钢板，-加热直至Ac3℃(加热期间奥氏体形成的温度)与950℃之间的温度T退火，在T退火处退火40秒与600秒之间的时间，以获得晶粒尺寸低于20μm的100％的奥氏体显微组织，-可选地，以至少1℃/s的冷却速率从退火温度向冷轧钢施加冷却步骤直到至少Ac3℃的温度T1，-可选地，将冷轧钢以至少100℃/s的冷却速率CR淬火冷却至室温，以及-可选地，在180℃与300℃之间的温度处对冷轧钢进行回火至少40秒。优选地，在根据本专利技术的用于生产冷轧并退火的马氏体钢板的方法中，冷却速率CR淬火为至少200℃/s。在一个优选实施方案中，在根据本专利技术的用于生产冷轧并退火的马氏体钢板的方法中，冷却速率CR淬火为至少500℃/s。优选地，在根据本专利技术的用于生产冷轧并退火的马氏体钢板的方法中，在于T退火处退火40秒与600秒之间的时间期间所形成的奥氏体晶粒尺寸低于15μm。根据本专利技术的冷轧并退火的钢可以用于生产用于车辆的部件。根据本专利技术的冷轧并退火的钢可以用于生产用于车辆的结构构件。附图说明现在将参照附图对本专利技术的优选实施方案和主要方面进行描述，在附图中：图1示出了钢中的热轧钢的显微组织；以及图2示出了冷轧并退火的马氏体钢的显微组织。具体实施方式为了获得根据本专利技术的马氏体钢板，化学组分以及生产参数都很重要，以达到所有的目的并且获得优异的耐延迟断裂性。需要低于0.5％的镍含量以减少氢脆，拉伸性能需要0.3％与0.5％之间的碳含量并且为了改进氢脆耐受性还需要高于0.5％的Si含量。以下化学组成元素以重量百分数给出。关于碳：含量增大到高于0.5wt％将增大晶界碳化物的量，其为钢的耐延迟断裂性劣化的主要原因之一。然而，需要至少0.30wt％的碳含量来获得目标钢强度——即，1700MPa的拉伸强度和1300MPa的屈服强度。因此，碳含量应被限制在从0.30wt％至0.5wt％的范围内。优选地，碳被限制在0.30％与0.40％之间的范围内。锰增加了对高强度钢的延迟断裂的敏感性。MnS夹杂物的形成往往成为由氢导致的裂纹产生的起点，出于这个原因，锰含量被限制成最大量为1.5wt％。将Mn含量降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷轧并退火的马氏体钢板，按重量百分比计包括：0.30％≤C≤0.5％；0.2％≤Mn≤1.5％；0.5％≤Si≤3.0％；0.02％≤Ti≤0.05％；0.001％≤N≤0.008％；0.0010％≤B≤0.0030％；0.01％≤Nb≤0.1％；0.2％≤Cr≤2.0％；P≤0.02％；S≤0.005％；Al≤1％；Mo≤1％；以及Ni≤0.5％；组合物的剩余部分为铁和由熔炼造成的不可避免的杂质；显微组织为100％的马氏体，其中，原奥氏体晶粒尺寸小于20μm；以及所述钢板在酸浸U型弯曲试验期间具有至少24小时的耐延迟断裂性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种冷轧并退火的马氏体钢板，按重量百分比计包括：0.30％≤C≤0.5％；0.2％≤Mn≤1.5％；0.5％≤Si≤3.0％；0.02％≤Ti≤0.05％；0.001％≤N≤0.008％；0.0010％≤B≤0.0030％；0.01％≤Nb≤0.1％；0.2％≤Cr≤2.0％；P≤0.02％；S≤0.005％；Al≤1％；Mo≤1％；以及Ni≤0.5％；组合物的剩余部分为铁和由熔炼造成的不可避免的杂质；显微组织为100％的马氏体，其中，原奥氏体晶粒尺寸小于20μm；以及所述钢板在酸浸U型弯曲试验期间具有至少24小时的耐延迟断裂性。2.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，0.01％≤Nb≤0.05％。3.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，0.2％≤Cr≤1.0％。4.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，Ni≤0.2％。5.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，Ni≤0.05％。6.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，Ni≤0.03％。7.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，1％≤Si≤2％。8.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，拉伸强度为至少1700MPa，屈服强度为至少1300MPa，总延伸率为至少3％。9.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，在酸浸U型弯曲试验期间具有至少100小时的耐延迟断裂性。10.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，在酸浸U型弯曲试验期间具有至少300小时耐延迟断裂性。11.根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板，其中，在酸浸U型弯曲试验期间具有至少600小时耐延迟断裂性。12.一种用于生产根据权利要求1所述的冷轧并退火的马氏体钢板的方法，包括下述步骤：对钢进行铸造以获得板坯；在高于1150℃的温度T再加热下对所述板坯进行再加热；在高于850℃的温度下对经...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋荣杰，纳拉扬·波托里，妮娜·方斯泰因，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU