一种980MPa级高延性低密度汽车用奥氏体钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种980MP级高延性低密度汽车用奥氏体钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：C 0.5％～1.0％、Si 0.2％～0.5％、Mn 12％～16％、Alt 5％～8％、Ti 0.1％～0.3％、Ce：0.02％～0.04％、P≤0.01％、S≤0.01％、N≤0.004％，余量为Fe和微量元素。所述汽车用奥氏体钢的生产方法包括铁水连铸—粗轧—精轧—冷却—卷取—冷轧—连续退火—平整。该方法基于常规喷气冷却退火生产方法，通过设计合理的合金成分体系以及与之相匹配的合理工艺方法，使得低密度奥氏体钢具有良好的延伸率和加工硬化能力。

A 980 MPa Austenitic Steel with High Ductility and Low Density for Automobile and Its Preparation Method

The present invention discloses a 980MP high ductility and low density austenitic steel for automobiles. The percentage of chemical composition of the raw material (%) is: C 0.5%-1.0%, Si 0.2%-0.5%, Mn 12%-16%, Alt 5%-8%, Ti 0.1%-0.3%, Ce 0.02%-0.04%, P < 0.01%, S < 0.01%, N < 0.004%, residual amount and trace elements. The production method of the austenitic steel for automobiles includes hot metal continuous casting, rough rolling, finishing rolling, cooling, coiling, cold rolling, continuous annealing and leveling. Based on the conventional jet cooling annealing production method, the low density austenitic steel has good elongation and work hardening ability by designing reasonable alloy composition system and appropriate process method.

【技术实现步骤摘要】
一种980MPa级高延性低密度汽车用奥氏体钢及其制备方法
本专利技术涉及一种980MPa级高延性低密度汽车用奥氏体钢及其制备方法，属于高强度轻质钢

技术介绍
降低油耗与提高车身安全性是汽车工业发展的趋势。减轻汽车自重是降低油耗的有效途径，这就要求使用厚度更薄的钢板。然而钢减薄必然导致汽车车身安全性能的降低，为缓解这类矛盾，需使用高延性高强度钢板。但是，通过高延性高强度钢板实现轻量化已达到极限，需进一步开发轻质钢实现轻量化。低密度钢相比于竞争轻质材料Al具有更高的强度和韧性，而且价格上也有一定的优势。低密度钢具有加工硬化速率高、高强度以及高延性等特点。因此，低密度钢在车辆、船舶、航空航天及军事领域的轻量化与安全服役等方面，都有着广泛应用前景。但是，低密度钢因含有大量Al，钢中会出现脆性k析出物(Fe,Mn)3AlC，使延展性变得很差，在轧制(热轧、冷轧)过程中导致边部开裂问题，并影响钢的最终性能。此外，低密度钢含有大量合金元素产生大量夹杂物，影响钢的延性。基于以上现状，根据常规吹气冷却退火生产线，寻找一种980级高延性低密度汽车用奥氏体钢最佳生产方法，即设计合理的合金成分体系，随之确定与之相匹配的合理工艺方法，获得高强度高延性低密度汽车用奥氏体钢。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种980MPa级高延性低密度汽车用奥氏体钢及其制备方法，主要解决低密度钢因含有大量Al而出现脆性k析出物(Fe,Mn)3AlC，使延展性变得很差，在轧制(热轧、冷轧)过程中导致边部开裂的技术问题。本专利技术基于常规喷气冷却退火生产方法，通过设计合理的合金成分体系以及与之相匹配的合理工艺方法，使得低密度奥氏体钢具有良好的延伸率和加工硬化能力。本专利技术一方面涉及一种980MP级高延性低密度汽车用奥氏体钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：C0.5％～1.0％、Si0.2％～0.5％、Mn12％～16％、Alt5％～8％、Ti0.1％～0.3％、Ce：0.02％～0.04％、P≤0.01％、S≤0.01％、N≤0.004％，余量为Fe和微量元素。本专利技术还涉及一种上述980MPa级高延性低密度汽车用奥氏体钢的生产方法，其包括：(1)将钢水通过冶炼后连铸获得板坯；将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；(2)将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；(3)将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；(4)将所述带钢经平整后卷取成成品。本专利技术详细说明本专利技术提供了一种980MP级高延性低密度汽车用奥氏体钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：C0.5％～1.0％、Si0.2％～0.5％、Mn12％～16％、Alt5％～8％、Ti0.1％～0.3％、Ce0.02％～0.04％、P≤0.01％、S≤0.01％、N≤0.004％，余量为Fe和微量元素。以下是本专利技术所涉及的主要组分的作用及其限定说明：碳：碳是奥氏体元素，碳含量的高低很大程度地决定了钢板的抗拉强度级别，是影响碳当量很重要的指标。随着碳元素含量增加，钢板硬度增加，但其塑性和材料冲压性能下降，降低焊接性能，本专利技术将C元素含量限定在0.5％-1.0％。锰：锰也是奥氏体元素，随着锰含量的增加，奥氏体层错能增加，形变机制由马氏体相变转变为孪生诱导塑性变形。在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。锰的加入，韧性增加的同时还能提高强度，硬度和淬透性，还能改善钢的热加工性能，会从一定程度上减弱钢的耐腐蚀性能，降低焊接性能。本专利技术将Mn元素含量控制在12％-16％。钛：钛在高温下形成TiN抑制钢中AlN的夹杂物形成，中温下通过TiC析出有效抑制k碳化物析出，进而提高钢的延性和屈服强度。钛价格较贵，需严格控制其含量，Ti含量较低时，无法充分发挥其析出强化作用，保证材料基本的强度，本专利技术要求Ti含量控制在0.1％-0.3％。铝：铝是提高层错能的最有效元素，通过提高奥氏体层错能，有效控制钢的加工硬化能力。同时添加Al可以有效降低钢的密度。但由于添加过量Al会导致脆性k碳化物析出，恶化钢的延性。本专利技术将铝含量限定在5％-8％。硅：硅元素使得面心立方结构相的数量得到降低，获得了马氏体转变。硅元素能够降低奥氏体的层错能，导致材料中层错的数量得到提高。由于Si含量的增加具有恶化耐蚀性，所以目前基本以3wt％Si含量为研究对象。氮：钢中的氮既与Al可以形成氮化Al又可以溶解残留在晶格间隙中，对钢的性能影响显著，使强度、硬度提高，塑性下降，本专利技术中N含量应尽量低，控制在N含量≤0.004％。磷：钢中磷一般固溶在铁素体中，有很强的固溶强化作用，但磷有严重的偏析倾向，往往导致钢中带状组织加剧，钢的塑性和韧性下降，成形性能恶化，本专利技术中P的含量≤0.01％。硫：钢中硫化物夹杂处往往成为冲压开裂时的应力集中源，硫是钢中有害杂质元素，应严加控制，本专利技术中S含量≤0.012％。铈：铈作为稀土元素，添加一定量后优化夹杂物数量、大小及形状，提高钢的延性。但稀土元素容易储氢，大量添加会加剧氢脆断裂，本专利技术中Ce含量控制在0.02％～0.04％。本专利技术所述980MPa级高延性低密度汽车用奥氏体钢的显微组织是具有大量孪晶的奥氏体相。本专利技术还提供一种上述980MPa级高延性低密度汽车用奥氏体钢的生产方法，其包括：(1)将钢水通过冶炼后连铸获得板坯；将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；(2)将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；(3)将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；(4)将所述带钢经平整后卷取成成品。根据本专利技术所述汽车用奥氏体钢的生产方法，其中步骤(1)中所述板坯的加热温度为1200～1250℃；所述精轧的终轧温度为900～1000℃；所述热轧板卷取温度为450～500℃。本专利技术采用高温终轧低温卷取，使得在高延性领域完成轧制，并通过快冷尽量避免k碳化物析出，解决轧制过程中开裂问题。根据本专利技术所述汽车用奥氏体钢的生产方法，其中步骤(2)中所述热轧卷通过冷轧时，冷轧压下率为50％-60％，以利于冷轧工艺的进行。根据本专利技术所述汽车用奥氏体钢的生产方法，其中步骤(3)中所述连续退火处理包括：(a)将所述冷硬卷加热至220℃实现预热获得带钢，其加热速度8℃/s～12℃/s；该过程中，冷变形的奥氏体发生回复。(b)将所述经过预热的带钢进一步加热到810℃～830℃，其加热速度为1.5℃/s～4℃/s，该过程实现冷轧奥氏体组织的部分再结晶和生长，并且碳化物开始溶解；在所述温度范围内保温60s～100s，以消除部分位错并使碳化物溶解。(c)将所述经过保温后的带钢冷却至720℃～760℃，冷却速度约为8℃/s～12℃/s；(d)将所述冷却后的带钢经吹气快冷却至360℃～390℃，冷却速度约为30℃/s～40℃/s；在所述温度范围内保温300s-400s后进行过时效处理；(e)将所述经过过时效处理后的带钢进行终冷到室温。根据本专利技术所述汽车用奥氏体钢的生产方法，其中步骤(4)中平整延伸率约为0.4～0.6％。本专利技术提供的980MPa级高延性低密度汽车用奥氏体钢及其生产方法，利用添加适当量的Al降低钢的密度，并通过添加Mn和C组合元素提高奥氏体层错能，研发出具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种980MP级高延性低密度汽车用奥氏体钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：C 0.5％～1.0％、Si 0.2％～0.5％、Mn 12％～16％、Alt 5％～8％、Ti 0.1％～0.3％、Ce：0.02％～0.04％、P≤0.01％、S≤0.01％、N≤0.004％，余量为Fe和微量元素。

【技术特征摘要】
1.一种980MP级高延性低密度汽车用奥氏体钢，其原料化学成分质量百分比(％)为：C0.5％～1.0％、Si0.2％～0.5％、Mn12％～16％、Alt5％～8％、Ti0.1％～0.3％、Ce：0.02％～0.04％、P≤0.01％、S≤0.01％、N≤0.004％，余量为Fe和微量元素。2.如权利要求1所述的汽车用奥氏体钢，其特征在于，所述汽车用奥氏体钢的内部显微组织具有大量孪晶。3.一种如权利要求1所述的980MPa级高延性低密度汽车用奥氏体钢的生产方法，其包括：(1)将钢水通过冶炼后连铸获得板坯；将所述板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将所述热轧板进行层流冷却，冷却后卷取成热轧卷；(2)将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；(3)将所述冷硬卷经过连续退火处理获得带钢；(4)将所述带钢经平整后卷取成成品。4.如权利要求3所述的汽车用奥氏体钢的生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述板坯的加热温度为1200～1250℃；所述精轧的终轧温度为900～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜英花，邝霜，韩赟，谢春乾，邵肖静，滕华湘，刘光明，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11