硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢及其制备方法，其化学成分质量百分比为C：0.15～0.25％，Mn：4.5～6％，Al：1.0～1.5％，Si：0.3～0.4％，P：<0.005％，S：<0.005％，N：<0.004％，B：0.001～0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质，通过冶炼、锻造、热轧、软化退火、酸洗、冷轧、两相区临界退火制备得到中锰钢。通过利用硼元素与锰元素在奥氏体晶界的竞争偏聚关系，改善钢的晶界脆性，得到抗拉强度为954～1166MPa，断后延伸率为31.4～49.4％，强塑积为36.6～47.1GPa

【技术实现步骤摘要】
硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及汽车高强钢制备
，尤其涉及一种硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着汽车工业的飞速发展，汽车车身的轻量化和抗碰撞性要求越来越高，先进高强度钢板在汽车车身的应用比例也逐渐升高。低成本和高强塑是未来汽车用钢发展的基本方向。与高锰钢(Mn>15％)相比，锰含量为4
‑
12wt％的第三代先进高强度钢
‑
中锰钢具有高强韧性、合金含量低以及制造成本低等显著优点，应用前景非常广阔。目前，生产中锰钢的典型工艺流程主要为热轧—冷轧—临界退火。近年来，学者的研究领域主要集中在中锰钢的逆相变退火(ART)热处理工艺。ART工艺需要先将中锰钢加热到单相区进行奥氏体化，淬火形成马氏体组织，最后退火使其发生奥氏体逆转变，但为了得到尽可能多的奥氏体，需要在两相区保温较长时间，并不适合大规模工业生产。
[0003]Mn是中锰钢最重要的合金元素，在热处理过程中会向奥氏体富集。通过奥氏体逆转变工艺，可获得大量残余奥氏体和超细晶铁素体。适当增加钢中的锰含量，可有效提高残余奥氏体体积分数及其稳定性，改善钢的强塑性。但Mn元素在钢热处理过程中易在晶界和相界面上偏聚从而导致脆性裂纹萌生，引起晶界脆性。钢中的晶界Mn浓度越高，越容易产生沿晶脆性断裂。
[0004]现有技术中，公开号为CN110408861B的专利公开了一种具较低Mn含量的冷轧高强塑积中锰钢及其制备方法，其化学成分重量百分比分别为：C：0.15
‑
0.6％，Mn：3.0
‑
6.0％，Al：1.0
‑
3.0％，Si：0.0
‑
2.0％，Cr：0～5.0％，Ni：0～2.0％，余量为Fe及不可避免的杂质，经热轧+冷轧+连续退火后，抗拉强度可达1061MPa,强塑积为67％。但该体系制备得到的中锰钢采用较多的镍、铬等贵重合金元素，制备成本较高。
[0005]有鉴于此，有必要设计一种硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种通过合理的成分配比及热处理工艺，从而有效提高中锰钢强塑性的硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢及其制备方法。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢，按质量百分比计，所述中锰钢的化学成分包括：C：0.15～0.25％，Mn：4.5～6％，Al：1.0～1.5％，Si：0.3～0.4％，P：<0.005％，S：<0.005％，N：<0.004％，B：0.001～0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢的微观组织为铁素体+奥氏体双相组织，所述奥氏体含量的体积百分比为22～33.5％。
[0009]本专利技术还提供了一种硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢的制备方法，包括如下步
骤：
[0010]S1、将中锰钢的化学成分按质量百分比为：C：0.15～0.25％，Mn：4.5～6％，Al：1.0～1.5％，Si：0.3～0.4％，P：<0.005％，S：<0.005％，N：<0.004％，B：0.001～0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质；加入真空感应炉中进行冶炼和锻造，得到板坯；
[0011]S2、将步骤S1制备得到的所述板坯经切割开坯后热轧，轧后空冷至室温，得到热轧板；
[0012]S3、将步骤S2制备得到的所述热轧板进行软化退火，随后冷却至室温，得到退火板；
[0013]S4、将步骤S3制备得到的所述退火板酸洗后进行冷轧，得到冷轧板；
[0014]S5、将步骤S4制备得到的所述冷轧板在一定温度下临界退火处理一定时间得到硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，步骤S5中，所述临界退火热处理温度为675～725℃，保温时间为10～60min。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中，所述锻造工艺为加热至1200℃保温2h，终锻温度不低于900℃，锻造成厚度为30mm的板坯，随后空冷至室温。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中，所述热轧工艺为加热至1200℃保温2h，初轧温度为1150～1250℃，终轧温度为≥800℃，经5道次轧制成厚度为4～6mm的薄板，轧后空冷至室温。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，所述软化退火温度为630～670℃，保温时间为2～12h。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，步骤S4中，酸洗溶液为体积比为1：3的盐酸和水的混合溶液。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，步骤S4中，所述冷轧板厚度为1.8～2.5mm。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，根据所述硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢的制备方法制备得到的硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢的抗拉强度为954～1166MPa，断后延伸率为31.4～49.4％，强塑积为36.6～47.1GPa
·
％。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]1.本专利技术通过利用硼在晶界偏聚、填充缺陷、降低晶界能来提高钢的淬透性，同时对锰和硼的含量进行限定，利用硼元素与锰元素在奥氏体晶界的竞争偏聚关系，有效降低Mn在晶界的偏聚，改善钢的晶界脆性，避免出现因锰和硼的使用比例偏差较大导致硼在热处理过程中与钢中的碳、氮等元素形成硼相，恶化钢的韧塑性，同时利用一定温度和一定时间的临界退火处理，从而有效增强中锰钢的强度和塑性，得到抗拉强度为954～1166MPa，断后延伸率为31.4～49.4％，强塑积为36.6～47.1GPa
·
％的中锰钢，满足第三代汽车高强钢的性能指标。
[0024]2.本专利技术通过合理的成分配比及热处理工艺，在降低钢中部分锰含量的基础上仍能制备得到满足第三代汽车高强钢的性能指标的中锰钢，有效降低了生产成本。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1(a)、2(b)、3(c)和4(d)制备的中锰钢的SEM组织形貌图。
[0026]图2为本专利技术实施例1、2、3和4试样的XRD图谱。
[0027]图3为本专利技术实施例1、2、3和4试样的应力
‑
应变曲线。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0029]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0030]另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢，其特征在于：按质量百分比计，所述中锰钢的化学成分包括：C：0.15～0.25％，Mn：4.5～6％，Al：1.0～1.5％，Si：0.3～0.4％，P：<0.005％，S：<0.005％，N：<0.004％，B：0.001～0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢，其特征在于：所述硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢的微观组织为铁素体+奥氏体双相组织，所述奥氏体含量的体积百分比为22～33.5％。3.根据权利要求1至2中任一项权利要求所述的硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将中锰钢的化学成分按质量百分比为：C：0.15～0.25％，Mn：4.5～6％，Al：1.0～1.5％，Si：0.3～0.4％，P：<0.005％，S：<0.005％，N：<0.004％，B：0.001～0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质；加入真空感应炉中进行冶炼和锻造，得到板坯；S2、将步骤S1制备得到的所述板坯经切割开坯后热轧，轧后空冷至室温，得到热轧板；S3、将步骤S2制备得到的所述热轧板进行软化退火，随后冷却至室温，得到退火板；S4、将步骤S3制备得到的所述退火板酸洗后进行冷轧，得到冷轧板；S5、将步骤S4制备得到的所述冷轧板在一定温度下临界退火处理一定时间得到硼微合金化高强塑性冷轧中锰钢。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝，党怡晨，周建安，谭旭，裴培炎，张盛豪，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：