[发明专利]一种热轧低硅多相钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热轧TRIP(transformation induced plasticity，相变诱发塑性)钢及其制备方法，特别涉及热轧低硅TRIP钢。

背景技术

随着人们对保护环境和节能降耗需求的不断增长，汽车制造商对重量轻、能耗低、安全性高的汽车的开发研制也重视起来，对汽车用钢板的要求也越来越高。TRIP钢的组织主要由铁素体、贝氏体、残余奥氏体及少量马氏体组成，具有较高的屈服强度和抗拉强度，延展性强，用作汽车钢板可减轻车身重量，降低油耗，同时能量吸收性强，能够抵御撞击时的塑性变形，显著提高汽车的安全性。因此，近年来，世界各国都加大了对TRIP钢的研究与开发。

传统TRIP钢中，成分主要为0.12-0.55％C，0.2-2.5％Mn，0.4-1.8％Si(质量分数，以下同)。在这些合金元素中，Si是一种固溶强化元素，不溶于渗碳体，能强烈阻碍渗碳体的析出和提高铁素体的强度。但是当钢中硅含量较高，热轧时钢材表面很容易形成一层氧化层，这些氧化层即使通过除磷处理，也很难将其彻底除去。在随后的轧制过程中，这些氧化层发生破裂，部分进入钢材的表面，导致钢材表面质量的降低。经冷轧和连续退火后，这些氧化层显著降低材料的涂覆性，必须经过电镀工艺才能进行最后的镀锌处理。这些问题，限制了高Si TRIP钢在实际中的广泛应用。

Al和Si都不溶于渗碳体，都能强烈阻止渗碳体的形成，因此，上世纪80年代不少学者提出用Al来替代Si而发展起来的Al-Mn系TRIP钢。与Si元素相比，铝是一种弱的固溶强化元素，当硅被铝完全取代时，将对TRIP钢的强度-塑性的平衡产生消极作用，此时虽然钢的延伸率能保持相同水平，但是钢的屈服强度最高也只有700MPa左右。另外，当钢中的Al含量提高，钢液的流动性降低，在连续铸造时可堵塞铸管；在焊接时，还容易沿着熔线形成一些“铁素体环(ferritenecklace)”的焊接缺陷。因此，对高强TRIP钢来说，钢中Al含量的控制非常关键。

TRIP钢是一种多相钢，考虑到其组织的多相性及冷轧工艺的控制精确性，现在的TRIP钢一般通过冷轧工艺来生产。其工艺流程一般为奥氏体热轧→卷板及冷却→冷轧→临界区退火→贝氏体区等温处理→终冷。此工艺主要通过冷轧后的临界区退火，将钢快速升温到A₃与Ac₃的某一温度，保温一段时间，生成体积分数为40％-60％的奥氏体，即得到一定比例的奥氏体和铁素体后，快冷到贝氏体区进行等温处理，让奥氏体发生部分贝氏体相变，最后空冷或水冷到室温。可见，此工艺轧制后还需后续热处理设备和热处理工序，工艺繁琐，能耗较高。因此，从节约能源，降低成本，简化工艺等角度来说，有必要开发出一种热轧工艺来取代目前的冷轧工艺。而对TRIP钢热轧方面的研究，文献“Effect of deformationschedule on the microstructure and mechanical properties of a thermomechanicallyprocessed C-Mn-Si transformation-induced plasticity steel.”，Mtallurgical andmaterials transactions A.2003，34A(8)，1599-1609.中I B.TIMOKHINA等人将钢在825℃轧制完后，在γ+α相区以1℃/s的速率缓慢冷却一段时间。在冷却过程中，奥氏体部分转变为铁素体。慢冷结束后，马上快冷到贝氏体相区等温处理。文献“Hot deformation characteristics of Si-Mn TRIP steels with and without Nb microalloyadditions”.ISIJ international，1995，35(3)，324-331中A.Z.Hanzaki等人则是在轧制完后，将钢在Ar₃与Ar₁温度范围内等温一段时间，生成一定量的铁素体后，快冷到贝氏体相区等温一段时间，终冷后得到一定配比的铁素体、贝氏体、残余奥氏体组织。上述两种热轧TRIP钢制备工艺在热轧后，通过在γ+α相区缓慢冷却或等温一段时间，获得一定含量的铁素体，重点控制的是γ→α相变前奥氏体状态的优化，形变和相变分开，要通过这两种工艺生产热轧TRIP钢，必须严格控制冷却速度或冷却过程才能控制铁素体的含量，工艺的稳定性较差。因此，开发出一种工艺简单、工艺稳定性好、易于在工业生产中实现的热轧TRIP钢的技术，是今后TRIP钢生产的主要发展方向。