具有高延展性的奥氏体低密度高强度钢带材或片材、制备所述钢的方法及其用途技术

本发明专利技术涉及具有高延展性的奥氏体低密度高强度钢带材或片材，涉及制备所述钢带材或片材的方法，并涉及其用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高延展性的奥氏体低密度高强度钢带材或片材、制备所述钢的方法及其用途本专利技术涉及具有高延展性的奥氏体低密度高强度钢带材或片材，涉及制备所述钢带材或片材的方法并涉及其用途。近来，对于高强度汽车零件的需求显著提高，以允许减少汽车重量从而实现低排放和良好的汽油里程以及改进汽车的冲击安全性。为此，已开发出高延展性高强度钢片材。然而，通过使用上述高延展性高强度钢片材，对于降低汽车重量存在限制。因此，有必要使用轻质材料，例如具有低比重的钢片材从而额外地降低汽车的重量。这样的钢片材具有低比重，具有非常高的强度和延展性值，但是与竞争材料相比相对便宜，并因此被认为是能够满足市场需求的替代品。为了实现重量减少，与钢材料相比，可考虑具有低密度的铝合金。然而，铝合金的延展性、可加工性和可焊性通常不如钢的延展性、可加工性和可焊性。先进高强度钢(AHSS)例如双相(DP)钢和转变诱发塑性(TRIP)钢是目前典型用于汽车的高延展性高强度钢。添加Si、Mn、P、Al和B以形成包含贝氏体和至多10％残余奥氏体的组织，由此将拉伸强度提高至500-700MPa。然而，由于贝氏体组织和残余奥氏体组织之间的变形能力的差异，可成形性降低，并因此这种材料被有限地用于不需要高可成形性的汽车零件中。通过在铁素体中包含马氏体或残余奥氏体，在这样的钢中获得强度和延展性。这样的钢经受通过位错滑移机制的变形，并且由于不同类型的显微组织之间的界面而被限制在高强度下具有良好的延展性。包括15％或更多Mn的孪生诱发塑性(TWIP)钢也被提出作为用于汽车零件的高延展性高强度钢。TWIP钢具有单相奥氏体显微组织和高度改进的强度-延展性特性，但具有在40％至60％屈服比下的低屈服强度，并因此难以为汽车结构零件提供足够的刚性。TWIP钢也具有加工后由氢吸收引起的延迟断裂的问题。而且，与AHSS相比，含有高Mn的钢的密度没有显著减小。近来，由于添加轻元素例如铝，已经开发出具有低比重的高强度高延展性钢片材。在EP0889144中公开了典型的实例，其中通过向低碳钢添加8％或更少的Al和10％至30％的Mn来形成奥氏体钢片材。因为所公开的钢片材具有非常低的碳含量(仅作为夹入元素存在)，所以添加大量的Mn来稳定钢中的奥氏体。然而，当所公开的片材变形时，奥氏体可容易地转变成马氏体，由此降低延展性。本专利技术的目的是提供包括适当浓度的合金化元素(例如Mn、Si和Al)具有至少0.60的屈服比(YS/UTS)的奥氏体轻质高强度钢片材。本专利技术的目的还是提供用于制备包括适当浓度的合金化元素(例如Mn、Si和Al)具有至少0.60的屈服比(YS/UTS)的奥氏体轻质高强度钢片材的方法。通过提供具有高延展性的奥氏体低密度高强度钢带材或片材达到本专利技术的目的，该钢带材或片材包含(以重量％计)：●0.65-1.2％的C；●0-0.5％的Si；●5.0-20.0％的Mn；●5.5-11.0％的Al；●0.001-0.05％的N；●0.02％或更少的P；●0.02％或更少的S；任选地一种或多种：●0.001-0.01％的Ca；●0.01-0.2％的Ti；●0-5.0％的Cr；●0-10.0％的Ni；●0-2.0％的Cu；●0-1.0％的Mo；●0-0.5％的V；●0-0.2％的Nb；●0-0.2％的Zr；●0-0.0050％的B；●0-0.2％的Sb；余量为Fe和不可避免的杂质，具有以面积％计包含以下的显微组织：70％至100％的奥氏体、30％至0％的铁素体、和0至5面积％的K-(Fe,Mn)3AlC-碳化物相；具有至少0.60的屈服比(YS/UTS)和>40的Mn/Si比。通过按照权利要求10的制备所述钢的方法还达到了目的。通过添加所需量的Al和Mn实现了减小的密度。通过产生奥氏体基显微组织实现高强度和高延展性。通过添加大量Mn和C获得奥氏体基显微组织。通过由控制Mn、C和Al之间的比率调节奥氏体基体的SFE(堆垛层错能)激活TRIP和/或TWIP效应来产生高延展性。可通过冷轧和回复处理获得纳米结构的孪晶诱发塑性(TWIP)钢。可通过合适的退火工艺引入受控制的K-(Fe,Mn)3AlC-碳化物量来产生析出硬化和/或可通过施用低温深度冷却处理引入受控制的马氏体量来提高强度。现将描述合金化元素的效应和所选范围的合理性。铝(Al)在根据本专利技术的钢中与C和Mn一起是重要的元素。添加Al的主要目的是降低钢的密度至目标水平。添加1重量％的Al带来密度减小约1.2％。而且，Al在钢中溶解度大并且Al的原子半径非常不同于Fe的原子半径，所以Al通过固溶硬化提高钢的屈服强度。Al是对提高钢堆垛层错能以及改变孪晶内部组织最有影响的元素。可调节Al的含量来改变SFE值至在低-SFE状态、中-SFE状态和高-SFE状态下激活不同变形机制所需的水平。Al可形成K-碳化物(Fe,Mn)3Al来产生析出硬化效应。即，Al是控制本专利技术钢片材的强度和加工硬化行为的重要元素。考虑到比重的降低，优选添加大量的Al，然而添加过量的Al提高金属间化合物(例如(Fe,Mn)3AlC)的量从而显著地降低钢的延展性。因此，Al的浓度必须在5％至11％范围内。铝适当的最小值为5.5％。适当的最大值为9.9％。碳(C)被利用来稳定奥氏体、提高堆垛层错能和诱发动态应变时效。当C的浓度提高时，即使屈服比可能略微降低，也可提高延展性。如果C的浓度非常高并超过奥氏体中碳的溶解度极限，则(Fe,Mn)3AlC-碳化物过量析出，由此使延伸率和可成形性劣化。此外，如果它的含量大于1.5重量％，堆垛层错能变得过高，结果是没有孪晶能够形成。因此C的浓度必须在0.5％至1.2％范围内以稳定奥氏体，通过形成纳米尺寸的(Fe,Mn)3AlC析出物保证拉伸强度以及改进延展性。碳适当的最小值为0.65％。适当的最大值为0.9％。锰(Mn)与C一起是对于热稳定奥氏体并提高堆垛层错能而言必要的元素。另外，Mn提高钢的晶格常数从而降低钢的密度。因为添加大量的Al至本专利技术的钢以降低密度和提高钢的屈服比，所以可过度地提高钢的堆垛层错能。因此，Mn的浓度必须在5％和25％之间以便确保奥氏体的热稳定性和调节堆垛层错能。硅(Si)是被添加以脱氧的元素。与Al相似，Si降低钢的比重并提高钢的强度和堆垛层错能，但是降低钢的动态应变时效并使可焊性劣化。如果它的含量大于0.5％，则脱氧效果饱和，并且此外可在钢上不均匀地形成相对厚的高温氧化物层从而降低钢的延展性和涂覆性。钢中的Mn/Si比必须大于40以确保良好的可涂覆性。允许的最大硅含量是0.5％。硅适当的最小值为0.01％。适当的最大值为0.3，优选0.2，更优选至多0.15％和甚至更优选至多0.09。在板坯凝固过程中，磷(P)沿柱状晶界或等轴晶界偏析从而使板坯在高温下和室温下为脆性并可在板坯中引起裂纹。另外，在加工之后，P提高钢的延展性-脆性转变温度，并使钢对氢脆敏感。因此，P的浓度应为0.02％或更小。硫(S)像P那样引起高温脆性并形成夹杂物例如MnS，由此当钢片材被热轧或冷轧时引起开裂。因此S的浓度应控制在尽可能低的值，并应为0.015％或更少。在高温下，钛(Ti)与氮(N)结合形成TiN从而抑制钢中生成AlN，并且在中等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有高延展性的奥氏体低密度高强度钢带材或片材，(以重量％计)包含：●0.65‑1.2％的C；●0‑0.5％的Si；●5.0‑20.0％的Mn；●5.5‑11.0％的Al；●0.001‑0.05％的N；●0.02％或更少的P；●0.02％或更少的S；任选地一种或多种：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.01 EP 16157977.61.具有高延展性的奥氏体低密度高强度钢带材或片材，(以重量％计)包含：●0.65-1.2％的C；●0-0.5％的Si；●5.0-20.0％的Mn；●5.5-11.0％的Al；●0.001-0.05％的N；●0.02％或更少的P；●0.02％或更少的S；任选地一种或多种：余量为Fe和不可避免的杂质，具有(以面积％计)包含以下的显微组织：70％至100％的奥氏体、30％至0％的铁素体、和0％至5％(面积％)的K-(Fe,Mn)3AlC-碳化物相；具有至少0.60的屈服比(YS/UTS)和>40的Mn/Si比。2.根据权利要求1的低密度高强度钢，其中钼含量为至多0.04％。3.根据权利要求1或2的低密度高强度钢，其中镍含量处于杂质水平，优选其中镍含量为0。4.根据前述权利要求任一项的低密度高强度钢，其中其他碳化物例如M7C3的量以面积计小于1％。5.根据前述权利要求任一项的低密度高强度钢，其中M7C3-碳化物的尺寸在直径上小于1μm。6.根据前述权利要求任一项的低密度高强度钢，具有小于7.3g/cm3的密度。7.根据前述权利要求任一项的低密度高强度钢，具有至少750MPa的拉伸强度。8.根据前述权利要求任一项的低密度高强度钢，具有至少25％的延伸率(规格长度50mm)。9.根据前述权利要求任一项的低密度高强度钢，其中Mn/Si>50。10.用于制备(以重量％计)包含以下的具有高延展性的具有高延展性的奥氏体轻质高强度钢带材或片材的方法：●0.65-1.2％的C；●0-0.5％的Si；●5.0-20.0％的Mn；●5.5-11.0％的Al；●0.001-0.05％的N；●0.02％或更少的P；●0.02％或更少的S；任选地一种或多种：●0.001-0.01％的Ca；●0.01-0.2％的Ti；●0-5.0％的Cr；●0-10.0％的Ni；●0-2.0％的Cu；●0-1.0％的Mo；●0-0.5％的V；●0-0.2％的Nb；●0-0.2％的Zr；●0-0.0050％的B；●0-0.2％的Sb；●具有>40的Mn/Si比；●余量为铁和不可避免的杂质；该方法包括：-通过连续铸造、铸锭铸造或带材铸造制备厚或...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈尚平，A·哈尔达，A·希德阿克巴里，R·莫斯特特，
申请(专利权)人：塔塔钢铁荷兰科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL