一种Cr、Mn合金化TRIP钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Cr、Mn合金化TRIP钢，化学成分包括：以质量百分比计，C：0.03‑0.5％，Cr：0.8‑11.0％，Mn：0.1‑7.0％，Al：0.001‑3.0％，Si：0.001‑2.0％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。钢水冶炼后获得铸坯，铸坯加热后热轧获得热轧板卷。热轧卷退火后获得稳定性适中的奥氏体，完成高性能钢板的制备；也可对热轧板进行在线或离线热处理，热轧板经加热炉奥氏体化或部分奥氏体化后冷至室温、然后再加热进行退火或直接对热轧板退火处理后获得稳定性适中的奥氏体，完成高性能热轧板的制备。本发明专利技术还可对热轧板卷再进行冷轧，其工艺为：将热轧板卷软化退火，酸洗处理后在冷轧机组进行轧制，冷轧钢板进行退火，以获得所需性能的冷轧钢板。

A Cr Mn alloy TRIP steel and its preparation method

The invention provides a Cr and Mn alloy TRIP steel. The chemical composition includes: C: 0.03 \u2011 0.5%, Cr: 0.8 \u2011 11.0%, Mn: 0.1 \u2011 7.0%, al: 0.001 \u2011 3.0%, Si: 0.001 \u2011 2.0%, P \u2264 0.02%, s \u2264 0.02% in mass percentage. The allowance is Fe and inevitable impurities. The billet is obtained after molten steel smelting, and the hot rolled coil is obtained after the billet is heated. After annealing of hot rolled coil, austenite with moderate stability can be obtained to complete the preparation of high-performance steel plate; hot rolled plate can also be heat treated on-line or off-line, hot-rolled plate can be cooled to room temperature after being austenitized in heating furnace or partially austenitized, then heated for annealing or directly annealed to obtain austenite with moderate stability to complete the preparation of high-performance hot-rolled plate. The invention can also cold-rolled the hot-rolled strip, the process of which is: softening and annealing the hot-rolled strip, rolling in the cold-rolled strip after pickling treatment, annealing the cold-rolled strip to obtain the cold-rolled strip with the required performance.

【技术实现步骤摘要】
一种Cr、Mn合金化TRIP钢及其制备方法
本专利技术属于汽车用钢和工程结构用钢
，具体涉及一种Cr、Mn合金化TRIP钢及其制备方法。
技术介绍
目前，具优异综合力学性能的中锰TRIP钢越来越成为人们关注的焦点。为了获得一定体积分数的亚稳奥氏体，中锰钢中的Mn含量一般介于5～12％。但当钢中的Mn含量大幅升高后，会导致浇铸、轧制等生产工序都出现较大困难。Cr作为钢中常见的合金元素之一，其对冶炼和轧制工序的影响相对要小很多，且铬铁的价格与锰铁相差不多。如不锈钢中的Cr含量普遍在12％以上，但不锈钢的连铸和热轧工艺现在都比较成熟。其原因可能来自于两方面。一是不锈钢的生产探索了很长时间，其工艺相对成熟，而Mn含量较高的TWIP钢或中锰钢的开发时间较短，生产工艺难以在短时间内成熟。二是不锈钢中的Ni是韧化晶界的，Cr虽然韧化晶界的作用有限，但并不会明显的脆化晶界；而Mn是典型的晶界脆化元素。在拉坯和轧制过程中，由于板坯边角部位的温度较低，较低温度下Mn元素朝晶界偏聚的趋势较大(偏聚能较大)，这样就进一步脆化了晶界，从而使得中、高Mn钢的浇铸和轧制过程都容易出现问题。且中锰钢奥氏体中的Mn原子与C原子容易结合成Mn-C原子对而导致动态应变时效的产生，这对中锰钢成形性后的表面质量不利。如何降低中锰钢的生产困难、提高综合性能成为亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术为了降低生产中锰钢的困难，提供了一种Cr、Mn合金化TRIP钢及其制备方法。本专利技术在减少基体中的Mn含量的同时提高了Cr含量。Cr虽然不像Mn那样能扩大奥氏体相区，但其能降低奥氏体的Ms点，也能起到稳定亚稳奥氏体的作用。且Cr的加入理论上能减轻动态应变时效的产生。最后，加Cr之后基体的耐蚀性也会提高。在以上原则的指导下，本专利技术提供的TRIP钢通过同时添加Mn、Cr或在基体Mn含量没有大幅提高的基础上(≤3％)、通过添加Cr来获得具相当体积分数的亚稳奥氏体，从而在生产难度不大的前提下获得综合力学性能较高的TRIP钢。本专利技术第一方面提供了一种Cr、Mn合金化TRIP钢，其化学成分包括：以质量百分比计，C：0.03-0.5％，Cr：0.8-11.0％，Mn：0.1-7.0％，Al：0.001-3.0％，Si：0.001-2.0％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。优选的，上述Cr、Mn合金化TRIP钢中，其化学成分还包括：以质量百分比计，Ni：0-3.0％，Mo：0-0.8％，Cu：0-2.0％，B：0-0.005％，Nb：0-0.2％，Ti：0-0.3％，V：0-0.8％，Zr：0-0.2％，N：0.001-0.3％，稀土元素：0-0.005％，Ca：0-0.03％中的一种或几种。本专利技术从经济性角度出发，以C、Cr和Mn三种元素为基础，通过添加其它合金元素对性能进行调整和提高，本专利技术的合金成分具有如下特点：碳C：主要的奥氏体化元素和间隙固溶强化元素，含量至关重要。含量偏低的话会导致亚稳奥氏体含量不足；含量过高的话一方面会造成焊接性能降低，另一方面会导致钢卷难以冷轧。碳含量应控制在0.03-0.5％。铬Cr：主要的固溶强化元素，同时能提高基体的淬透性并降低奥氏体的Ms点。铬含量应控制在0.8-11.0％。锰Mn：主要的奥氏体化元素，同时具有提高淬透性的作用，含量至关重要。含量过高的话会脆化基体。Mn含量控制在0.1-7.0％。铝Al：除了脱氧和细化晶粒外，铝元素也可以抑制卷取和退火过程中碳化物的析出。更重要的是，铝一方面扩大了两相区，使可选择的逆相变退火温度范围扩大；另一方面铝也可以增加亚稳奥氏体的层错能，合理的铝含量可以使亚稳奥氏体的层错能处于能同时产生TWIP效应和TRIP效应的区间，从而达到提高基体强塑积的目的；此外，铝是铁素体形成元素，能抑制奥氏体的产生，体积分数减少的奥氏体能从基体中吸收更多的碳、锰等合金元素，从而提高了亚稳奥氏体的稳定性。但铝含量不宜过高，否则会导致连铸生产困难且易产生粗大的delta铁素体，于抗拉强度不利。本专利技术选择将铝含量控制在0.001-3.0％。硅Si：硅元素能够抑制卷取和退火过程中碳化物的析出，也能扩大两相区，同时硅固溶于铁素体可以提高铁素体强度。但硅元素过高会导致热轧表面红锈缺陷增加，降低成品表面质量。因此硅的添加量应视使用场合而定，本专利技术采用硅含量为0.001-2.0％。磷P：在钢液凝固时形成微观偏析，随后在加热时易朝晶界偏聚，使钢的脆性加大。故P含量应控制在0.02％以下。硫S：不可避免的不纯物，形成MnS夹杂和在晶界偏聚会恶化钢的韧性，并使氢致延迟断裂敏感性增加。故S含量应控制在0.02％以下。镍Ni：镍元素能增加奥氏体稳定性，同时也能有效地提高基体的韧性。镍含量视使用场合而定，本专利技术采用镍含量为0-3.0％。钼Mo：有效地提高钢的淬透性和强化晶界，还能抑制微合金碳化物的长大。含量超过0.8％后上述作用效果接近饱和，且成本高。本专利技术采用钼含量为0-0.8％。铜Cu：通过析出ε-Cu实现强化，此外与P配合也可提高基体的耐蚀性。本专利技术中铜的添加范围为0-2.0％。硼B：显著提高钢的淬透性和净化晶界，含量高于0.005％后作用增加不明显。故硼含量添加范围为0-0.005％。铌Nb：易与碳氮原子在奥氏体温度区间形成细小析出物，能起到细化晶粒的作用，同时固溶铌可以提高奥氏体的未再结晶温度。铌的添加量控制在0-02％。钛Ti：一种强碳氮化物形成元素。在板坯加热温度区间可以形成氮化钛来细化奥氏体晶粒。钛的添加量控制在0-0.3％。钒V：以细小的碳氮化物形式存在时，具强烈的析出强化作用。在高强钢中通常也用作氢陷阱来提高钢材的抗氢致延迟断裂性能。本专利技术中钒的添加量控制在0-0.8％。锆Zr：强碳化物形成元素之一，能起到细晶强化和析出强化的作用。本专利技术中锆的添加量控制在0-0.2％。氮N：与Al、Ti、Nb、V、Zr等形成化合物，细化晶粒。同时也是奥氏体区扩大元素，可以提高亚稳奥氏体的稳定性。本专利技术中N的添加量在0.001-0.03％。稀土RE：起脱氧和脱硫作用，使夹杂物变性，提高钢的塑韧性。含量高于0.05％时作用增加不明显，故稀土的添加两控制在0-0.05％。钙Ca：脱氧和脱硫，使夹杂物变性。其添加量一般与硫的比例为3:1，钙的添加量为0-0.03％。更加优选的，上述Cr、Mn合金化TRIP钢中，化学成分优选为：以质量百分比计，C：0.05-0.35％，Cr：1.3-10.7％，Mn：1.4-5.2％，Al：0.001-3.0％，Si：0.001-2.0％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。进一步优选的，上述Cr、Mn合金化TRIP钢中，以质量百分比计，Al含量优选0.001-2.0％。进一步优选的，上述Cr、Mn合金化TRIP钢中，以质量百分比计，Si含量0.001-1.5％。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Cr、Mn合金化TRIP钢，其特征在于：化学成分包括：以质量百分比计，C：0.03-0.5％，Cr：0.8-11.0％，Mn：0.1-7.0％，Al：0.001-3.0％，Si：0.001-2.0％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种Cr、Mn合金化TRIP钢，其特征在于：化学成分包括：以质量百分比计，C：0.03-0.5％，Cr：0.8-11.0％，Mn：0.1-7.0％，Al：0.001-3.0％，Si：0.001-2.0％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。


2.如权利要求1所述的Cr、Mn合金化TRIP钢，其特征在于：化学成分还包括：以质量百分比计，Ni：0-3.0％，Mo：0-0.8％，Cu：0-2.0％，B：0-0.005％，Nb：0-0.2％，Ti：0-0.3％，V：0-0.8％，Zr：0-0.2％，N：0.001-0.3％，稀土元素：0-0.005％，Ca：0-0.03％中的一种或几种。


3.如权利要求1或2所述的Cr、Mn合金化TRIP钢，其特征在于：化学成分包括：以质量百分比计，C：0.05-0.35％，Cr：1.3-10.7％，Mn：1.4-5.2％，Al：0.001-3.0％，Si：0.001-2.0％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。


4.如权利要求1所述的Cr、Mn合金化TRIP钢，其特征在于：所述Cr、Mn合金化TRIP钢钢板的微观组织含有体积百分比3～50％的亚稳奥氏体。


5.权利要求1所述的Cr、Mn合金化TRIP钢的制备方法，步骤包括：
S1、连铸生产铸坯或模铸生产铸锭；
S2、铸坯或铸锭的热轧或热连轧：
所述热连轧包括：铸坯或铸锭经1100～1250℃加热，然后粗轧、热连轧；
所述热轧包括：铸坯或铸锭经1100～1250℃加热，进行多道次轧制；
S3、对热轧钢板进行控制冷却、热处理或冷轧中的一种；
所述热处理包括：在线热处理或离线热处理；
所述在线热处理包括：将热轧钢板加热至Ac1以上，保温后冷却获得组织以马氏体为主的钢板，再加热后退火、保温5min-5h，冷却至室温；所述离线热处理包括：直接将热轧钢板置于加热炉或罩式退火炉中进行退火；
所述冷轧包括：软化退火、...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳锋，韩赟，姜英花，刘华赛，谢春乾，邱木生，潘丽梅，白雪，滕华湘，陈斌，曹杰，章军，朱国森，
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