[发明专利]具有良好塑性的高强度冷轧相变塑性钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金产品技术领域，尤其涉及一种高强度冷轧相变塑性钢及其制备方法。

背景技术

由于能源和环境问题引起了汽车业减轻车重的变革，人们开始用高强度钢(HSS)来替代软钢，这种替代可有效降低车重和油耗，而不降低安全可靠性。在这些高强钢中，以相变诱发塑性钢(TRIP钢)以其独特的强韧化机制得到了各大钢铁企业、汽车公司的广泛关注。冷轧TRIP钢的制备原理是：通过合金成分设计和工艺控制，制备出含有铁素体、贝氏体和残余奥氏体组织的复相钢，通过残余奥氏体在变形过程中发生相变来提高钢的强度和韧性。

传统的低碳TRIP钢成分中都含有较高的硅或铝含量，为了使钢的强塑积值大于20000MPa％，TRIP钢中一般要含有大于1％(重量百分比)的硅含量。这些硅的存在，一方面改变了碳在奥氏体中的活度，导致低碳钢在室温可以获得一定量的较稳定的残余奥氏体，这些残余奥氏体在应变过程中发生马氏体相变，导致钢具有高的强度和塑性；另一方面，硅固溶于铁素体中，使钢的强度进一步提高。但是，较高的硅含量，造成钢板表面质量下降，使钢板热轧性能及表面涂覆性能大大下降。

单纯地降低硅含量，低碳低硅TRIP钢无法获得高的强度和塑性，通过添加一些替代元素，如：铝、磷等元素，可以提高低碳低硅TRIP钢的强塑积。但是，含铝低碳低硅TRIP钢的强度较低，含磷TRIP钢的其他性能较差，它们都较难达到传统TRIP钢的性能。在临界退火时，含Al的TRIP钢中的奥氏体含量低，等温时贝氏体含量少且相变进程慢，同时Al增加层错能，抑制马氏体γ-ε相变。

现有技术中有关冷轧TRIP钢的制备方法，如申请号为01124921.8，名为“加工性及镀层密合性优良的高强度钢板及其制造方法”的中国专利和申请号为200480002242.9，名为“高强度热浸镀锌钢板及其制备方法”的中国专利，分别通过添加适量的Al和N来控制铁氮化物的形成，获得了良好的表面涂覆性。但是，Al和N含量的提高会恶化铸坯的表面质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术所存在的上述各种缺陷，在低硅无铝成分的基础上通过复合添加钒、钛和铌，结合相应的热处理工艺，提供一种具有更高强度和优良的塑性，同时还具有良好的焊接性、热浸镀性和表面质量的相变塑性钢及其制备方法，该钢种的强度等级在900MPa～1580MPa之间。

本发明是这样实现的：该具有良好塑性的高强度冷轧相变塑性钢板的化学组成以重量百分比计为：C：0.05％～0.3％、Si：0.1％～0.6％、Mn：0.5％～2.0％、P：0.02％～0.1％、RE：0.06％～0.2％、N：0.01％～0.03％，还含有V：0.01％～0.5％，Ti：0.01％～0.5％，Nb：0.01％～0.5％中的两种或两种以上，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明冷轧相变塑性钢由铁素体、残余奥氏体和贝氏体组成，其中，铁素体含量为40％～80％，残余奥氏体为5％～20％，其余为贝氏体，以上均为体积百分比。

本发明在低硅无铝成分的基础上通过复合添加铌、钒和钛，利用添加元素的有益的作用，并采用相应的热处理技术，便可获得抗拉强度在900MPa～1480MPa之间的低碳低硅TRIP钢。其中，加入的钒，一部分固溶在奥氏体中，有助于增加残余奥氏体量，另一部分以碳化物的形式存在于铁素体中，提高钢的强度；加入的铌，一部分固溶于铁素体中，提高钢的强度，另一部分以碳氮化物的形式析出，提高钢的强度；加入的钛，主要以碳氮化钛的形式存在，起到细化晶粒的作用，从而提高钢的强度，同时改善钢的焊接性能。

本发明具有良好塑性的高强度冷轧相变塑性钢板的制备方法包括以下工艺步骤：(1)冶炼、铸坯；(2)轧制：热轧加热温度：1100～1250℃，保温时间为2～4h，开轧温度为1100℃，终轧温度760～900℃，卷取温度560～700℃；热轧板厚度为2～4mm；冷轧累积压下量40％～80％；(3)热处理：710～850℃等温保持0.5～6分钟后以10～50℃/s速率快速冷却至330～500℃并等温0.5～20分钟，再以5～20℃/s速率空冷或油冷至室温，即得到具有良好塑性的高强度冷轧相变塑性钢板。

本发明高强度冷轧相变塑性钢板制备方法所述的铸坯厚度≥135mm，所述冷轧后的成品厚度0.5～2.0mm。