[发明专利]一种热轧高强低合金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低合金钢及其制备方法，特别涉及具有高强度并且塑性较好的热轧高强低合金多相钢。

背景技术

具有TRIP效应的多相钢（transformation induced plasticity，相变诱发塑性钢）是一种兼具高强度、高延伸率的新型汽车用钢，其强度和塑性与传统汽车用钢及双相钢相比，优势十分明显。TRIP钢是一种多相钢，其显微组织主要由铁素体、贝氏体、残余奥氏体及少量马氏体组成。TRIP钢制备工艺中关键步骤之一是获得铁素体(体积分数为40%-60%)和奥氏体的混合组织。在现有的冷轧和热轧TRIP钢生产工艺中，冷轧工艺通过冷轧后的临界区退火得到铁素体和奥氏体的混合组织。这方面的研究较多，工艺也比较成熟，并已在工业领域实际应用。但该工艺繁琐，总体能耗较高。而热轧工艺一般都是终轧后控制随后的冷却过程，从而得到一定体积分数的铁素体和奥氏体的混合组织，虽然可以简化工艺，但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，工艺稳定性较差，对设备的要求也较高。

针对上述问题，发明人提出了一种基于过冷奥氏体动态相变的热轧低硅TRIP钢技术（孙祖庆，杨王玥等，一种热轧低硅多相钢的制备方法，发明专利ZL200710100399.0），该方法工艺简单，工艺稳定性好，易于在工业生产中实现，由此制备的热轧低硅TRIP钢表现出优异的力学性能。用上述方法制备得到的低硅C-Al-Si-Mn系TRIP钢的屈服强度为460MPa，抗拉强度为780MPa，延伸率为32%，强塑积可达24960MPa×%（尹云洋, 杨王玥, 李龙飞, 孙祖庆, 王西涛. 基于动态相变的热轧TRIP钢组织及性能研究. 金属学报, 2008, 44(11), 1299-1304）。而用上述方法制备得到的常规C-Si-Mn系TRIP钢（合金成分，以质量分数计，0.20%C，1.60%Si，1.50%Mn，其余为Fe）的屈服强度为530MPa，抗拉强度为890MPa，延伸率为26%，强塑积为23140MPa×%（尹云洋, 杨王玥, 李龙飞, 孙祖庆, 王西涛. 基于动态相变的热轧TRIP钢组织及性能研究. 金属学报, 2008, 44(11), 1299-1304）。可见，以Al部分替代Si以后，虽然作为TRIP钢重要力学性能指标的延伸率及强塑积提高了，但是其屈服强度和抗拉强度明显下降。

作为结构材料，在很多场合需要钢材具有更高的强度且具有较好的塑性。为此，有必要开发出比上述热轧TRIP钢的强度更高并且延伸率较好的低合金多相钢。

发明内容

本发明的目的是提供一种热轧低合金多相钢，通过在普通C-Si-Mn 系TRIP钢的基础上提高硅、锰元素的含量，并通过奥氏体区保温、过冷奥氏体区变形及贝氏体区等温处理，获得显微组织为一定配比的铁素体、贝氏体、残余奥氏体及马氏体的热轧多相钢。制备过程工艺流程简捷，而且所得热轧多相钢具有高的强度和较好的塑性，即良好的强度与塑性配合。

本发明的热轧低合金多相钢的化学组成以质量百分数计为：C: 0.18~0.25%；Si:1.9~2.3%；Mn:1.9~2.3%； P:≤0.0052%；S: <0.0053%；其余为Fe；其显微组织组成，以体积分数计，铁素体为30%~60%，贝氏体为25%~50%，残余奥氏体为6%~15%，马氏体为6%~30%；其屈服强度高于800MPa，抗拉强度高于1100MPa，延伸率在20%左右。

本发明的热轧低合金多相钢的实施步骤为：将上述合金成分范围内的钢加热到950~1250℃范围内的奥氏体化温度T1，保温5-120分钟的时间t1，以充分奥氏体化，随后以5℃/s~20℃/s的速度C1冷却到温度区间T2~T3内，其中T2处于A₃到A₃以下10℃范围内，T3处于Ar₃以上10℃到Ar₃范围内，在此温度范围内以0.5s^-1~30s^-1的应变速率实施1~4道次变形，各道次间隔时间小于10秒，控制各道次形变量处于20%~70%范围内，生成体积分数为20~60％的铁素体后，立刻以10~50℃/s的速度C2冷却到贝氏体相变区400℃~500℃范围内的温度T4进行等温处理，等温时间为1~30分钟，最后水冷或空冷到室温。

在上述方法中，冷速C1由热膨胀法测定，在该冷速下，Ar₃温度在A₃温度以下的100~300℃范围内。