[发明专利]具有高强度和高延伸率的贝氏体钢及制造所述贝氏体钢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有1300MPa的最小极限拉伸强度(UTS)和至少20%延伸率的高强度贝氏体钢，及制造该钢的方法。根据本发明的贝氏体钢适用于汽车工业及用于其他结构应用中。

背景技术

最近的环境方面的担忧迫使汽车工业通过降低在汽车的不同部分所使用的钢的厚度来降低车辆的重量。但是，该重量降低不能降低乘客安全。乘客安全直接与在任何可能的碰撞期间的所吸收的能量有关，且进而与用于相同强度水平的钢厚度有关。可满足实现两个条件（降低汽车重量和严格安全参数）的一种方式是通过使用更高强度的钢种。因此，开发具有更好的延展性的更强的钢是个挑战。

在世界范围已可得到几种高强度和高延伸率钢种，其提供了600-1400MPa的UTS和30-5%延伸率的广泛范围的强度/延伸率组合。但是在大多数情况下，当钢的强度上升时其延伸率值下降，且难以获得高强度和同时高延伸率的良好组合。

在现有技术领域中，公开了具有纳米结构的贝氏体显微组织和富C奥氏体的贝氏体钢，其可提供约2200MPa的非常高强度，但具有约7%的最大延伸率。参见例如：

-C.G.Mateo,F.G.Caballero和H.K.D.Bhadeshia,Journal de Physique IV,2003年第112卷第285-288页;

-F.G.Caballero,H.K.D.Bhadeshia,K.J.A.Mawella,D.G.Jones和P.Brown,Materials Science and Technology,2002年第18卷第279-284页,和

-H.K.D.H.Bhadeshia,Materials Science and Engineering A,2008年第481-482卷第36-39页。

在这些已知的贝氏体钢的组成中，将约0.9重量%的C和高成本的合金化元素如Co和Ni组合使用。将该钢从奥氏体区域快速冷却以避免任何扩散性转变且通过长时间保持在某一温度或温度范围，例如在200℃下7天来等温转变为贝氏体钢。

尽管还已知具有较低C的高强度贝氏体钢，但是这些钢具有含有大量的高成本合金化元素例如Ni和Mo的组成。参见例如：

-F.G.Caballero,M.J.Santofima,C.Capdevila,C.G.–Mateo和C.G.De Andres,ISIJ International,2006年第46卷第1479-1488页，和

-F.G.Caballero,M.J.Santofima,C.G.-Mateo J.Chao和C.G.De Andres,Materials and Design,2009年第30卷第2077-2083页。

根据制造贝氏体钢的现有技术，将钢保持在等温条件下持续一段延长的周期的时间以使贝氏体转变最大化。但是，由于在较低的温度下较慢的动力学，该方法对于贝氏体钢片材的连续生产是不理想的，且还因为延长的时间段，该方法变得非常能量密集。

从在2008年的阿根廷不宜米诺斯艾利斯的“International Conference on New Developments on Metallurgy and Applications of High Strength Steels”上G.Gomez,T.Perez和H.K.D.H.Bhadeshia的“Strong steels by continuous cooling transformation”而知晓了空冷贝氏体钢。该贝氏体钢是通过在热轧之后连续空冷而获得的，且最终产品具有约1400MPa的UTS和15%的延伸率。但是，该组合物也具有相当大量的合金化元素如Mo和Ni。添加高成本元素如Ni的目的是稳定残余奥氏体以提供延伸率且添加Mo以提高钢的韧性。

因此，现有技术缺乏经连续冷却的贝氏体钢的开发，该贝氏体钢可提供超过1300MPa的UTS和至少20%的延伸率而没有高成本的合金化添加，如Ni和Mo的添加。

发明目的

因此，本发明的首要关注是提出用于生产高强度的不含碳化物的贝氏体钢的合适钢组合物，该钢组合物克服了必须添加现有技术中所知的高成本合金化元素的缺点。