[发明专利]一种汽车用高强韧性热成形钢板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度汽车用钢技术领域，具体为一种汽车用高强韧性热成形钢板及其制备方法，所制备的钢板具有优良的强韧性能。

背景技术

开发低成本、加工性能好和服役性能优良的高强度汽车用钢，为节能减排、又保持汽车安全性的必由之路。但是，高强度钢板强度高，如在常温下冲压变形，回弹严重，易开裂、复杂形状零件冲压成形困难。目前，一种使用可淬火硼钢板进行热冲压的新工艺可以克服上述难题，并成为世界上许多汽车生产厂商及研究人员关注的热点。热冲压成形工艺主要是利用金属在高温状态下，其塑性和延展性迅速增加，屈服强度迅速下降的特点，通过模具使零部件成形的工艺。热成形主要是将钢加热到高于Ac3的奥氏体化温度保温一段时间。全奥氏体化后，将钢从加热炉转移到热成型的模具中，材料在模具中成型。在该成型温度下，材料有充分的延性而易于成型复杂形状的零件。高温成形后的零件在模具中快速冷却到室温，以保证后续空冷不变形和零件的淬透性。

然而，由于热成形淬火后全部为马氏体组织，强度高但韧性不足，其强度可以达到1500MPa以上，而延伸率只有6-8%。复杂的载荷条件要求热冲压成形钢不仅有较高的强度而且有好的塑性和韧性。但是，目前还没有较好的一种能提高热成形钢的韧性且不损害其强度的方法来解决这一问题。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利CN 102286689A公开了一种双相热成形钢的制备方法，此发明中钢的成分质量百分含量为C：0.1-0.5%，Si：0.3-2.5%，Mn：1.0-3.0%，Al：1.0-3.0%，P：≤0.02%，S：≤0.01%，N：≤0.01%，其余为Fe。此发明的制备工艺为：热轧板加热至1200-1250℃，保温0.5-1h，终轧温度为800-900℃，卷取温度为600-700℃，然后加热至750-850℃，保温并快速冷却至室温。此发明最后获得了铁素体+马氏体的双相复合组织。

中国专利CN 102296242A高强韧性热成形钢板的热处理方法，此发明钢的成分质量百分含量为C：0.2-0.4%，Si：0.1-0.5%，Mn：1.0-2.0%，Cr：0.1-0.5%，B：0.001-0.005%，Ti：0.01-0.05%，Al：0.01-0.1%，P：＜0.02%，S：＜0.01%，N：＜0.01%，其余为Fe。在100-500℃范围内进行1-10min的回火处理。然后取出在空气中自然冷却到室温。此发明是通过回火的方法消除热成形钢在快速冷却过程中的内应力和软化马氏体组织来改善钢的韧性。

以上专利虽然通过热处改善其显微组织结构，其热成形钢板强度高但韧性不足。

发明内容

本发明的目的在于克服热成形钢板在成形后强度高但韧性不足的缺点，提供一种汽车用高强韧性热成形钢板及其制备方法，具体就是通过淬火与碳分配工艺（Quenching and Partitioning，Q&P）的方法，使钢板最终获得马氏体+残余奥氏体的双相复合组织，改善其韧性。

一种汽车用高强韧性热成形钢板，各组分重量百分比含量为：C：0.1-0.5%，Si：0.5-1.5%，Mn：1.2-2.4%，Ti：0.01-0.05%，B：0.001-0.005%，S：≤0.01%，P：≤0.01%，其余为Fe。

上述各元素的作用及配比依据如下：C是重要的固溶强化和奥氏体稳定化元素，C含量与Ms点温度有很大关系，为保证成形后钢的强度和塑性，C应控制在0.1-0.5%。Si主要是在淬火碳分配过程中用来抑制渗碳体的析出，Mn用来增加奥氏体区降低奥氏体化温度，Ti主要是用来细化奥氏体晶粒，少量的B保证有足够好的淬透性。

一种汽车用高强韧性热成形钢板的制备方法，包括以下步骤：

第一步，对具有权利要求1所述组成的钢板用钢以20-100℃/s的速度加热到奥氏体化温度850-1000℃，恒温2-30min后进行热轧，使奥氏体晶粒细化；

第二步，以50-120℃/s的速度淬火到50-370℃，以获得部分过饱和马氏体和未发生马氏体相变的残余奥氏体；

第三步，在200-500℃的回火温度等温5-600s，使碳由马氏体向残余奥氏体分配，此时马氏体中的碳含量下降，奥氏体中的碳含量升高，从而使残余奥氏体富碳且能够稳定至室温；

第四步，淬火到室温，在室温获得细化马氏体和残余奥氏体的复相组织。

上述第一步中以1s^-1的应变速率经0.8的应变变形对奥氏体化的钢板进行热轧。