一种汽车用超高强度马氏体钢及轧制方法技术

本发明专利技术公开了提供一种汽车用超高强度马氏体钢及轧制方法，本发明专利技术所述的汽车用超高强度马氏体钢，其按重量百分比计包括如下组分：0.2~0.3%的C、0.21~0.4%的Si、1.0~1.7%的Mn、0.02%及以下的P、0.003%及以下的S、0.05%及以下的Al、0.01~0.2%的Cr、0.01~0.04%的Ti、0.001~0.002%的B、0.01~0.05%的V、0.05%及以下的Nb、0.01~0.05%的Ni、0.1~0.3%的Cu，余量为Fe。其具有较高的抗拉强度和抗氢脆性能，综合力学性能较好，适用于汽车结构件的制造。适用于汽车结构件的制造。适用于汽车结构件的制造。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车用超高强度马氏体钢及轧制方法


[0001]本专利技术涉及钢铁合金材料领域，具体涉及汽车用超高强度马氏体钢及轧制方法。

技术介绍

[0002]钢材作为最广泛应用的结构材料，提高其强度一直是学界和工业界不断努力的方向，高强度即抗拉伸强度在1300MPa以上的钢材能够在提高构件结构强度、保证安全的同时减轻重量，例如汽车轻量化和提升安全性能都离不开高强度钢铁材料的开发与应用。当前国内汽车碰撞安全件用钢的强度级普遍使用的是1500MPa左右的超高强度钢，所述超高强度钢指的是抗拉强度在1400Mpa以上的钢，此强度范围的汽车零件以热成形为主。然而热成型钢的生产成本较冷成形钢能耗高。冷成形马氏体钢通常可通过辊压工序进一步成型，虽然当前产业化的材料抗拉强度最高可达到1500Mpa，但抗氢脆性能较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种汽车用超高强度马氏体钢及轧制方法，其具有较高的抗拉强度和抗氢脆性能，综合力学性能较好，适用于汽车结构件的制造。
[0004]本专利技术所述的汽车用超高强度马氏体钢，其按重量百分比计包括如下组分：0.2~0.3%的C、0.21~0.4%的Si、1.0~1.7%的Mn、0.02%及以下的P、0.003%及以下的S、0.05%及以下的Al、0.01~0.2%的Cr、0.01~0.04%的Ti、0.001~0.002%的B、0.01~0.05%的V、0.05%及以下的Nb、0.01~0.05%的Ni、0.1~0.3%的Cu，余量为Fe。
[0005]进一步，所述Cu的重量百分比为0.12~0.2%。
[0006]进一步，所述Cu的重量百分比为0.14%。
[0007]进一步，按重量百分比计包括如下组分：0.21%的C、0.21%的Si、1.4%的Mn、0.02%及以下的P、0.003%及以下的S、0.04%的Al、0.14%的Cr、0.037%的Ti、0.0015%的B、0.017%的V、0.00181%的Nb、0.034%的Ni、0.12~0.2%的Cu，余量为Fe。
[0008]一种汽车用超高强度马氏体钢的轧制方法，其包括如下步骤：步骤一，按上述的汽车用超高强度马氏体钢组分配比称料，熔炼为奥氏体钢坯；步骤二，将奥氏体钢坯轧制为钢板坯料，将钢板坯料加热至1200~1250℃并保温1~2h，热轧得到一次轧制钢板；步骤三，将所述一次轧制钢板的温度降至600~650℃，冷却速率≥40℃/s，保温40~60min，炉内冷却至室温；步骤四，研磨冷却至室温的依次轧制钢板表面，然后冷轧得到二次轧制钢板；步骤五，将所述二次轧制钢板加热至880~920℃并保温80~150s，再冷却至830~880℃并保温20~60s，淬火；步骤六，将淬火后的二次轧制钢板在温度为180~350℃的条件下回火80~150s，风冷至室温，得到汽车用超高强度马氏体钢。
[0009]进一步，所述步骤三中的冷却速率为45℃/s。
[0010]进一步，所述步骤五中的淬火为水淬。
[0011]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果。
[0012]1、本专利技术通过对钢的组分进行特殊限定，得到的钢与现有冷成形马氏体钢抗拉强度相当，能够达到1500Mpa以上，由于C含量较低，保证了材料的焊接性能。并且由于添加了0.12~0.2%的Cu和0.01~0.04%的Ti，在经过马氏体转换后，Cu元素富集于Ti元素周边位置或者以圆球形独立存在，而Cu元素周围能够吸附大量的氢，进而提升了钢的储氢能力，获得了更好的抗氢脆性能。
[0013]2、本专利技术通过对轧制工艺参数进行特殊限定，将热轧得到的一次轧制钢板温度快速降至降至600~650℃，冷却速率≥40℃/s，保温40~60min，炉内冷却至室温，使得材料内的奥氏体转换为马氏体。将冷轧得到的二次轧制钢板加热至880~920℃并保温80~150s，再冷却至830~880℃并保温20~60s，保证了材料内马氏体转换更加充分，最后进行回火，去除材料内的残余应力，使得材料组织更稳定，塑形更好。通过对材料组分以及材料轧制工艺参数进行综合限定，使得制成的马氏体钢具有较高抗拉强度的同时，塑性和抗氢脆性能较好，满足了汽车结构件的性能需求。
附图说明
[0014]图1是对照组的应力
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应变曲线示意图；图2是本专利技术实施例一所述汽车用超高强度马氏体钢的应力
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应变曲线示意图；图3是对照组和本专利技术实施例一所述汽车用超高强度马氏体钢中扩散氢随温度升高的溢出速率图；图4是对照组和本专利技术实施例一所述汽车用超高强度马氏体钢的储氢能力对比示意图；图5是本专利技术实施例一所述汽车用超高强度马氏体钢的透射电镜扫描图之一；图6是本专利技术实施例一所述汽车用超高强度马氏体钢的透射电镜扫描图之二；图7是Cu元素在汽车用超高强度马氏体钢的分布级吸附氢元素的机理示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本专利技术作详细说明。
[0016]实施例一，一种汽车用超高强度马氏体钢，其按重量百分比计包括如下组分：按重量百分比计包括如下组分：0.21%的C、0.21%的Si、1.4%的Mn、0.011%的P、0.0027%的S、0.04%的Al、0.14%的Cr、0.037%的Ti、0.0015%的B、0.017%的V、0.00181%的Nb、0.034%的Ni、0.14%的Cu，余量为Fe。
[0017]该汽车用超高强度马氏体钢的轧制方法包括如下步骤：步骤一，按上述的汽车用超高强度马氏体钢组分配比称料，熔炼为奥氏体钢坯。
[0018]步骤二，将奥氏体钢坯轧制为钢板坯料，该钢板坯料厚度为20mm，将钢板坯料加热至1250℃并保温2h，然后热轧得到厚度为3.4mm的一次轧制钢板。
[0019]步骤三，将所述一次轧制钢板的温度降至620℃，冷却速率为45℃/s，保温60min，再炉内冷却至室温；通过控制冷却速率、最终温度以及保温时间，使得材料内的奥氏体转换为马氏体。
[0020]步骤四，研磨冷却至室温的依次轧制钢板表面，去除钢板表面脱碳层，避免影响后续冷轧质量，然后冷轧得到厚度为1mm的二次轧制钢板。
[0021]步骤五，为了保证材料内马氏体转换更加充分，将所述二次轧制钢板加热至900℃并保温100s，再冷却至880℃并保温40s，水淬。
[0022]步骤六，将水淬后的二次轧制钢板在温度为200℃的条件下回火100s，风冷至室温，去除材料内的残余应力，使得材料组织更稳定，塑形更好，得到综合力学性能良好的汽车用超高强度马氏体钢。
[0023]以不加Cu元素的马氏体钢为对照组，对照组按重量百分比计包括如下组分：0.21%的C、0.29%的Si、1.41%的Mn、0.010%的P、0.001%的S、0.043%的Al、0.22%的Cr、0.037%的Ti、0.0018%的B、0.006%的V、0.002%的Nb、0.009%的Ni，余量为Fe。对照组采用与实施例一所述轧制方法相同的轧制工艺参数进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车用超高强度马氏体钢，其特征在于，按重量百分比计包括如下组分：0.2~0.3%的C、0.21~0.4%的Si、1.0~1.7%的Mn、0.02%及以下的P、0.003%及以下的S、0.05%及以下的Al、0.01~0.2%的Cr、0.01~0.04%的Ti、0.001~0.002%的B、0.01~0.05%的V、0.05%及以下的Nb、0.01~0.05%的Ni、0.1~0.3%的Cu，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的汽车用超高强度马氏体钢，其特征在于：所述Cu的重量百分比为0.12~0.2%。3.根据权利要求2所述的汽车用超高强度马氏体钢，其特征在于：所述Cu的重量百分比为0.14%。4.根据权利要求1或2所述的汽车用超高强度马氏体钢，其特征在于，按重量百分比计包括如下组分：0.21%的C、0.21%的Si、1.4%的Mn、0.02%及以下的P、0.003%及以下的S、0.04%的Al、0.14%的Cr、0.037%的Ti、0.0015%的B、0.017%的V、0.00181%的Nb、0.034%的Ni、0.12...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，刘颖，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：