【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非调钢领域，具体为一种ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢及其制造方法及应用，适用于制造高品质汽车零部件。
技术介绍
1、非调质钢因其取消调质处理从而降低碳排放的特点而成为绿色化制造的关注重点。据统计就，每调质处理一公斤调质钢需要消耗电量约为0.19kwh，排放co2约0.1976公斤，以卡车为例，每辆卡车用钢量约为10吨，每制造一辆卡车可以减少co2排放1.98吨，约占车辆制造过程中碳排放的60％。同时，调质处理过程中产生油液污染、水源污染等污染问题突出，而且零件淬火过程中的淬火变形、氧化脱碳等也会导致零件成品率低，这导致调质钢零件生产成本低，环境压力大。因此，用非调质钢代替调质钢制造汽车零部件是未来汽车零部件制造的关键材料之一，也有利于提升企业综合竞争力。
2、传统的非调质钢为铁素体-珠光体型非调质钢，通过加入大量的微合金元素(nb、v)，以获得较高的力学性能，但是其抗拉强度约为900mpa。马氏体型非调质钢中合金元素含量高，工艺窗口窄导致大规模工艺生产匹配性差，难以大规模生产应用。而贝氏体型非调质钢以其良好的强韧性和合金成本低等优点而成为未来汽车及工程机械零部件用非调质钢的重点关注方向。
3、传统的贝氏体非调质钢通常通过nb、ti、v等微合金元素进行强化，以提高其强度和韧性。中国专利cn111118403a公布了一种ti微合金化高强韧贝氏体非调质钢，抗拉强度≥1000mpa，屈服强度≥700mpa，断后伸长率≥18％，室温冲击功ku2≥65j；中国专利cn115747639a公布了一种
4、此外，控锻控冷工艺也是决定非调质钢性能的另一重要因素。传统贝氏体非调质钢采用锻后急冷进行材料组织与性能控制。中国专利cn111118403a公布了一种ti微合金化高强韧贝氏体非调质钢，其锻后采用强风冷处理，冷却速率为0.8℃/s～2.4℃/s；中国专利cn 115747639a公布了一种贝氏体转向节用非调质钢及其制造方法，冷却速度控制在1.0℃/s～1.5℃/s。这零件生产过程中，受限于零件结构和气体流动的复杂性，强风处理无法保证零件性能的一致性和批量生产的稳定。
5、传统的贝氏体非调质钢主要面临两个难点：一、合金成本与性能之间难以达到平衡点，较高的微合金元素导致成本与调质钢成本差异不大；二、零件性能一致性较差，锻造工艺窗口窄，锻后冷却条件苛刻等问题导致零件批次化生产后零件性能波动大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢及其制造方法，在si-mn-cr合金体系基础上，通过si、ti元素的综合作用，抑制贝氏体形成，提高贝氏体含量，同时实现m/a岛细化，实现材料组织细化以及韧性的提升。此外，通过引入适量的ti2o3粒子作为软化相(残余奥氏体、铁素体)形核核心，实现材料韧性的提升。另外，本专利通过合适的元素配比，材料在锻造过程中不需要进行特别风冷处理，大大提高了零件性能的一致性和工艺窗口，加快非调质钢的市场推广。且，本专利技术生产的非调质钢的抗拉强度1000mpa～1100mpa，屈服强度750～850mpa，断后伸长率≥18％，断面收缩率≥48％，屈强比≥0.70，室温冲击功(ku2)≥70j，旋弯疲劳强度≥500mpa，性能优异。
2、本专利技术还有一个目的在于提供一种ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的应用，用于汽车制造。
3、本专利技术具体技术方案如下：
4、一种ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢，包括以下质量百分比成分：c：0.24-0.30％，si：0.58～1.00％，mn：1.90-2.20％，cr：0.20-0.40％，al：0.030～0.050％，p：≤0.010％，s：0.020～0.050％，ti：0.038～0.070％，t.o：8～12ppm，[n]：30～60ppm，其余为fe和不可避免的杂质元素。
5、所述ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的成分满足以下要求：x＝30×c+10×si+30×mn+15×s+20×cr+10×al+40×ti+30×v+35×t.o，x≤500。其中c、si、mn、s、cr、al、ti和v单位为wt％，t.o单位为ppm。
6、所述ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的组织为贝氏体+m/a岛，m/a岛尺寸≤15μm，贝氏体面积比含量≥90％。
7、所述ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的抗拉强度1000mpa～1100mpa，屈服强度750～850mpa，断后伸长率≥18％，断面收缩率≥48％，屈强比≥0.70，室温冲击功(ku2)≥70j，旋弯疲劳强度≥500mpa。
8、本专利技术提供的一种ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的制造工艺，包括以下工艺流程：
9、冶炼-精炼-rh真空处理-圆坯/方坯连铸-轧制-锻造-空冷。
10、所述冶炼，通过电炉/转炉冶炼，降低钢中p含量≤0.005％；
11、所述rh真空脱气，利用rh真空脱气过程中吹气量的适量控制，调整氧含量至目标值；通过真空脱气过程中氧含量的控制，提升齿轮钢的材料强韧性。
12、所述轧制，圆钢加热温度≥1200℃，加热时间≥200min；开轧温度≥1150℃，终轧温度600～900℃，轧后采用保温罩或进入缓冷坑缓冷。
13、所述锻造加热温度1180～1250℃，始锻温度1100～1200℃，终锻温度900～1000℃；
14、所述空冷，锻造后空冷至200～400℃，然后堆冷至室温。
15、本专利技术提供的一种ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的应用，用于汽车制造。
16、本专利技术设计思路如下：
17、c：c是钢中最基本的元素，是保证钢材获得较高的强度、硬度所必须的。高的c含量虽然有利于提高钢的强度，因此c含量应大于等于0.24％。但较高的碳含量也会导致钢的韧性下降，并且容易引起钢材脱碳层增加，强屈比和疲劳性能下降，因此c含量≤0.30％故确定c含量范围0.24～0.30％。
18、si：si是钢中强氧化元素，能够提高c的活性，并且能够有效抑制钢中碳化物的粗化，有利于提高钢的屈服强度，从而提高屈强比。此外，一方面si通过抑制碳扩散，提高材料的残余奥氏体含量，从而提高材料的韧性，另一方面，si能过细化贝氏体组织与m/a岛尺寸，从而获得更好的强韧性匹配。因此，si含量≥0.70％；但是较高的si含量容易使的钢的贝氏体相变终止温度较低，恶化钢的冲击功和韧性，因此，si含量≤1.00％。故确定si含量范围0.70～1.00％。
19、mn：mn是贝氏体形成元素，能够扩大贝氏体相变区域，同时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢，其特征在于，所述Ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢包括以下质量百分比成分C：0.24-0.30％，Si：0.58～1.00％，Mn：1.90-2.20％，Cr：0.20-0.40％，Al：0.030～0.050％，P：≤0.010％，S：0.020～0.050％，Ti：0.038～0.070％，T.O：8～12ppm，[N]：30～60ppm，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的Ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢，其特征在于，所述Ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的成分满足以下要求：X＝30×C+10×Si+30×Mn+15×S+20×Cr+10×Al+40×Ti+30×V+35×T.O，X≤500；其中C、Si、Mn、S、Cr、Al、Ti和V单位为wt％，T.O单位为ppm。
3.根据权利要求1或2所述的Ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢，其特征在于，所述Ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的组织为贝氏体+M/A岛，M/A岛尺寸≤15μm，贝氏体面积比含量≥90％。
5.一种权利要求1-4任一项所述的Ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括以下工艺流程：
6.根据权利要求5所述的制造工艺，其特征在于，所述轧制，圆钢加热温度≥1200℃，加热时间≥200min；开轧温度≥1150℃，终轧温度600～900℃，轧后采用保温罩或进入缓冷坑缓冷。
7.根据权利要求5所述的制造工艺，其特征在于，所述锻造加热温度1180～1250℃，始锻温度1100～1200℃，终锻温度900～1000℃。
8.根据权利要求5所述的制造工艺，其特征在于，所述空冷，锻造后空冷至200～400℃，然后堆冷至室温。
9.一种权利要求1-7任一项所述Ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的应用，其特征在于，用于汽车制造。
...【技术特征摘要】
1.一种ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢，其特征在于，所述ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢包括以下质量百分比成分c：0.24-0.30％，si：0.58～1.00％，mn：1.90-2.20％，cr：0.20-0.40％，al：0.030～0.050％，p：≤0.010％，s：0.020～0.050％，ti：0.038～0.070％，t.o：8～12ppm，[n]：30～60ppm，其余为fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢，其特征在于，所述ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的成分满足以下要求：x＝30×c+10×si+30×mn+15×s+20×cr+10×al+40×ti+30×v+35×t.o，x≤500；其中c、si、mn、s、cr、al、ti和v单位为wt％，t.o单位为ppm。
3.根据权利要求1或2所述的ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢，其特征在于，所述ti微合金化低成本空冷贝氏体非调质钢的组织为贝氏体+m/a岛，m/a岛尺寸≤15μm，贝氏体面积比含量≥90％。
4.根据权利要求1或...
【专利技术属性】
技术研发人员：金国忠，王雅倩，胡芳忠，汪开忠，杨少朋，陈世杰，吴胜付，何孝雨，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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