[发明专利]一种800MPa级热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料技术领域，特别涉及一种抗拉强度800MPa级汽车制造用热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法。

背景技术

随着工业的发展，考虑到日益严重的能源短缺和环境污染等问题，对结构材料的综合力学性能的要求越来越高。在具有高的强度的同时，与之匹配的良好的塑性性能也被广泛要求。

作为一种主要应用于汽车行业的钢种，相变诱导塑性钢具有良好的强度-塑性匹配，与传统的汽车用钢相比，其强度和塑性优势明显，若能大量应用于汽车制造领域，可大幅度的降低车重，起到节能减排的作用，同时其安全性能也可得到保证。因此，相变诱导塑性钢的研制和开发得到了钢铁材料研发人员的重视。目前，相变诱导塑性钢可采用冷轧热处理和直接热轧法生产，相较而言，前者生产工艺较为成熟、稳定，但其工序繁琐、耗能高；后者工序简单，能耗低，但生产工艺较难控制，且存在Si含量较高导致钢板表面质量较差等问题。目前，各国科研人员已对热轧法生产相变诱导塑性钢进行了大量的研究。

专利号为US6797078的专利提出了一种700MPa级热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法，其采用以Al代Si的成分设计，钢板表面质量得到改善，但轧后冷却工艺较为复杂，同时成分中还含有Cr和大量的C及Mn元素，给冶炼及焊接带来困难，同时提高了成本。专利号为CN101191174A的专利中提到的相变诱导塑性钢同样采用以Al代Si的成分路线，但其成分中不含Cr元素，而是添加了少量的Nb，钢板的性能优良，但其轧后采用三段式冷却，冷却工艺复杂。专利号为JP2003321738A的专利提出了一种热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法，其成分中含有大量的Si和Mo元素，钢板表面质量不好且成本较高。专利号为EP295500A1的专利提到的钢板的成形性较好，成本较低，但也存在Si含量较高影响表面质量的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种成本低、综合性能良好、且采用中薄板坯连铸连轧生产线生产的800MPa级低Si热轧相变诱导塑性钢板及其制造方法。

本发明800MPa级热轧相变诱导塑性钢板的化学成分按质量百分数为：C 0.05％～0.3％、Si≤0.5％、Mn 0.6％～3.0％、Als 0.01％～0.08％、P0.05％～0.1％、Nb 0.01％～0.1％、S＜0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明800MPa级热轧相变诱导塑性钢板的最终组织中铁素体体积分数为40％～60％，贝氏体体积分数为25％～45％，残余奥氏体体积分数为5％～20％。

本发明钢板以C-Si-Mn系热轧相变诱导塑性钢成分为基础，在降低Si含量的同时，添加一定量的P元素，同时添加适量Nb元素，通过增大未再结晶区压下率及在终轧后采用简单冷却路径，获得强度级别达到800MPa，显微组织为铁素体、贝氏体和残余奥氏体的相变诱导塑性钢板。该钢板的抗拉强度达到800MPa，延伸率大于28％，强塑积高于22400MPa％。

本发明800MPa级热轧相变诱导塑性钢板的制造方法包括：板坯连铸→直接热装→加热→粗轧→精轧→层流冷却→卷取，其特点是所述连铸板坯的厚度为135～200mm，铸坯直接热装温度≥400℃，铸坯加热到1200±20℃，保温1～3个小时后进行两阶段控制轧制，再结晶区开轧温度1050～1100℃，中间坯厚度为30～60mm，未再结晶区开轧温度900～940℃，终轧温度820～880℃，未再结晶区压下率＞70％，轧后采用连续层流冷却，冷却速率为20～40℃/s，卷取温度为350～500℃，成品厚度为3～10mm。

本发明钢板成分的主要作用为：

C：能显著增大奥氏体相区，它是奥氏体稳定化元素，增加碳含量能较大程度的降低Ms温度。在相变诱导塑性钢所有的合金元素中，碳对残余奥氏体稳定性的影响最大。本发明中，碳含量控制在0.05％～0.30％之间，碳含量过低时，奥氏体稳定性变差，在冷却过程中，残余奥氏体会发生向马氏体的转变；碳含量过高则会影响钢板的塑性和焊接性能。

Si：主要以固溶方式存在于相变诱导塑性钢中，抑制贝氏体转变期间渗碳体的形成，使碳进一步积聚于未转变的奥氏体中，促使Ms温度降低到室温以下，从而获得残余奥氏体。过高的硅会影响钢板的表面质量，给涂镀等后续工序带来影响，在本发明中Si含量不高于0.5％。