一种延展性优异的高强度钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种延展性优异的高强度钢，其化学元素质量百分比为：C：0.15～0.25wt％；Si：1.00～2.00wt％；Mn：1.50～3.00wt％；Al：0.03～0.06wt％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。此外，本发明专利技术还公开了上述的延展性优异的高强度钢的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼和薄板坯连铸：其中连铸出口端的板坯厚度控制为55～60mm；(2)加热；(3)热轧：热轧后钢带表面氧化皮厚度≤5μm，并且热轧后带钢表面氧化皮中的(FeO+Fe

【技术实现步骤摘要】
一种延展性优异的高强度钢及其制造方法
本专利技术涉及一种钢种及其制造方法，尤其涉及一种高强度钢及其制造方法。
技术介绍
近年来，以车身轻量化为代表的汽车轻量化技术为汽车实现“节能、减排、安全、经济”的发展提供了有力的支撑。而先进高强钢通过提高钢板强度以减薄钢板厚度，同时保持优秀的成形性能，是目前最具综合竞争力的车身轻量化用材，也是钢厂与主机厂重点关注的方向。基于相变诱导塑性(TRIP)效应的先进高强钢在保持高强度的同时，还具有较好的延展性。从微观组织看，TRIP钢由铁素体，贝氏体和残余奥氏体组成，这种相结构限制了其强度的进一步提高，以马氏体代替贝氏体作为主要的强化相可以继续提高TRIP钢的强度。对基于TRIP效应的先进高强钢而言，决定其延展性的主要因素是钢中残余奥氏体的形态、体积分数及稳定性，残余奥氏体的稳定性又与其尺寸、碳含量密切相关。为保证钢板的强度和延展性能，现有先进高强钢多以碳锰钢成分为基础，添加较多的Cr、Mo、Nb、Ti、B等合金元素，不仅提高了材料成本，而且对炼钢、热轧、冷轧的可制造性带来难度。例如：公开号为CN106574342A，公开日为2017年4月19日，名称为“高强度钢板及其制造方法、以及高强度镀锌钢板的制造方法”的中国专利文献公开了一种高强度钢板。在该专利文献所公开的技术方案中，其制造方法为：满足成分条件的钢坯加热至1100～1300℃，精轧出口侧温度800～1000℃，平均卷取温度450～700℃，酸洗后将钢板在450℃～Ac1温度保持900～36000s，以30％以上压下率进行冷轧，钢板加热至820～950℃进行第一次退火，然后在至500℃为止的平均冷却速度15℃/s以上条件下冷却至Ms温度以下，再加热至740～840℃进行第二次退火，以1～15℃/s的冷却速度冷至150～350℃，再加热至350～550℃保温10s以上。需要指出的是，在该专利文献所公开的技术方案中需要加热轧制，而且采用了两次退火处理，生产工序繁琐，制造成本增加，因此，使得其在汽车领域的应用受到较大限制。又例如：公开号为CN104245971A，公开日为2014年12月24日，名称为“高强度冷轧钢板和生产该钢板的方法”的中国专利文献公开了一种高强度冷轧钢板。在该专利文献所公开的技术方案中，其成分为：C:0.1％～0.3％、Si:0.4％～1.0％、Mn:2.0％～3.0％、Cr≤0.6％、Si+0.8Al+Cr:1.0％～1.8％、Al:0.2％～0.8％、Nb＜0.1％、Mo＜0.3％、Ti＜0.2％、V＜0.1％、Cu＜0.5％、Ni＜0.5％、S≤0.01％、P≤0.02％、N≤0.02％、B＜0.005％、Ca＜0.005％、Mg＜0.005％、REM＜0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。显微组织(体积％)为：残余奥氏体5％～20％、贝氏体+贝氏体铁素体+回火马氏体≥80％、多边形铁素体≤10％、马氏体-奥氏体组分≤20％。需要指出的是，由于该技术方案所涉及的钢种成分需要加入一定量的Cr、Mo，虽然其抗拉强度≥980MPa但是时延伸率仅14％左右，对汽车零部件用钢的成本和成形性优势不明显。再例如：公开号为WO2018/116155，公开日为2018年6月28日，名称为“HIGH-STRENGTHCOLDROLLEDSTEELSHEETHAVINGHIGHFORMABILITYANDAMETHODOFMANUFACTURINGTHEREOF”的国际专利文献公开了一种具有高成形性的高强度冷轧钢板。在该专利文献所公开的技术方案中，其成分为：C:0.19％～0.24％、Mn:1.9％～2.2％、Si:1.4％～1.6％、Al:0.01％～0.06％、Cr:0.2％～0.5％、P≤0.02％、S≤0.003％，任选的一种或几种：Nb:0.0010％～0.06％、Ti:0.001％～0.08％、V:0.001％～0.1％、Ca:0.001％～0.005％，余量为Fe和不可避免杂质。需要指出的是，该技术方案所涉及的钢种的抗拉强度≥1150MPa，延伸率≥13％、扩孔率≥30％，虽然其抗拉强度较高，但是加入了较多的Cr及Nb、Ti元素，因而，不适合作为成本控制要求非常严格的汽车用钢。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种延展性优异的高强度钢，该高强度钢采用了简单的成分设计，其充分利用C、Si以及Mn元素对材料相变的影响规律，以保证钢板的强度以及延展性能。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种延展性优异的高强度钢，其化学元素质量百分比为：C：0.15～0.25wt％；Si：1.00～2.00wt％；Mn：1.50～3.00wt％；Al：0.03～0.06wt％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。在本专利技术所述的技术方案中，其采用了普通碳硅锰钢成分设计，充分利用了C、Si、Mn元素对材料相变的影响规律，从而在实现了本专利技术所述的高强度钢在高强度与高延展性的统一，从而最终得到性能优异的钢板产品。各化学元素的设计原理具体如下所述：C：在本专利技术所述的延展性优异的高强度钢中，C在奥氏体中的溶解度远高于其在铁素体中的溶解度，可延长奥氏体转变前的孕育期，降低Ms温度。C的质量百分比越高，残余奥氏体的分数越多，配分时C在残余奥氏体中的富集程度越高，有利于增强残余奥氏体稳定性，产生TRIP效应，提高材料延展性。此外，C也是钢中最基本的固溶强化元素。但质量百分比过高的C会降低钢的焊接性。此外，当钢中的C的质量百分比超过0.25％时，淬火后容易出现较多孪晶，增加裂纹敏感性。基于此，在本专利技术所述的延展性优异的高强度钢中，将C的质量百分比控制在0.15～0.25wt％。Si：在本专利技术所述的延展性优异的高强度钢中，Si在碳化物中的溶解度极小，在配分处理过程中强烈抑制渗碳体形成，促进碳向残余奥氏体中富集，提高残余奥氏体的稳定性。但是Si的质量百分比过高会降低钢的高温塑性，增大热轧缺陷发生率，同时，Si的质量百分比较高时会在钢板表面形成稳定氧化物，降低钢板的润湿性。基于此，在本专利技术所述的延展性优异的高强度钢中将Si的质量百分比控制在1.00～2.00wt％。Mn：在本专利技术所述的延展性优异的高强度钢中，Mn能扩大奥氏体相区，降低Ac3、Ms和Mf点，提高奥氏体稳定性和钢的淬透性，降低临界转变速率，有利于残余奥氏体保存至室温，同时，Mn在钢中也能起到固溶强化效果。但是Mn的质量百分比过高，会加剧晶粒粗化趋势，降低钢的塑性和韧性，恶化耐腐蚀性能和焊接性能。但是若Mn的质量百分比过低，由于偏析会导致低冷速下产生铁素体、珠光体带状组织。基于此，在本专利技术所述的延展性优异的高强度钢中将Mn的质量百分比控制在1.50～3.00wt％。Al：在本专利技术所述的延展性优异的高强度钢中，Al以固溶态存在时，能增加层错能，抑制渗碳体析出和γ到马氏体转变，提高奥氏体稳定性。并且Al与C、N形成细小弥散分布的难溶质点，可以细化晶粒，但是Al的强化效果弱于Si，稳定奥氏体的能力也较S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种延展性优异的高强度钢，其特征在于，其化学元素质量百分比为：/nC：0.15～0.25wt％；/nSi：1.00～2.00wt％；/nMn：1.50～3.00wt％；/nAl：0.03～0.06wt％；/n余量为Fe和其他不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种延展性优异的高强度钢，其特征在于，其化学元素质量百分比为：
C：0.15～0.25wt％；
Si：1.00～2.00wt％；
Mn：1.50～3.00wt％；
Al：0.03～0.06wt％；
余量为Fe和其他不可避免的杂质。


2.如权利要求1所述的延展性优异的高强度钢，其特征在于，其各化学元素的质量百分比满足下列各项的至少其中之一：
C：0.17～0.23wt％；
Si：1.4～1.8wt％；
Mn：1.8～2.3wt％。


3.如权利要求1或2所述的延展性优异的高强度钢，其特征在于，还含有下列各元素的至少其中之一：
Cr≤0.5wt％；
Mo≤0.5wt％；
Nb≤0.05wt％；
Ti≤0.05wt％；
V≤0.05wt％；
B≤0.001wt％。


4.如权利要求3所述的延展性优异的高强度钢，其特征在于，其中各化学元素满足下列各项的至少其中之一：
Cr≤0.25wt％；
Mo≤0.25wt％；
Nb≤0.025wt％；
Ti≤0.02wt％；
V≤0.02wt％。


5.如权利要求1所述的延展性优异的高强度钢，其特征在于，在其他不可避免的杂质中：P≤0.015wt％，S≤0.012wt％，N≤0.008wt％。


6.如权利要求1所述的延展性优异的高强度钢，其特征在于，其微观组织为30％～50％的铁素体+40％～60％的马氏体+残余奥氏体。


7.如权利要求6所述的延展性优异的高强度钢，其特征在于，其中在铁素体中，10μm以下的晶粒占比80％以上，5μm以下的晶粒占比50％以上。


8.如权利要求6所述的延展性优异的高强度钢，其特征在于，其中残余奥氏体的平均晶粒尺寸≤2μm；并且/或者残余奥氏体中平均C含量≥1.1wt％。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孟，钟勇，汪水泽，李旭飞，王利，毛新平，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31