[发明专利]一种700MPa级高强度热轧Q&P钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于耐磨钢领域，涉及一种700MPa级高强度热轧Q&P钢及其制造方法，热轧Q&P钢的屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥1300MPa，延伸率>10%。

背景技术

淬火-配分钢即Q&P钢是近十年高强钢领域的研究热点，其最主要的目的是在提高钢的强度的同时，提高钢的塑性，即提高钢的强塑积。目前，Q&P钢已经公认为汽车用钢领域第三代先进高强钢中的一类重要新钢种。

Q&P钢的主要工艺为：将钢加热到完全奥氏体区或部分奥氏体区，均匀化处理一段时间后，迅速淬火到Ms和Mf(Ms和Mf分别表示马氏体转变开始温度和结束温度)之间的某一温度以获得具有一定量残余奥氏体的马氏体+残余奥氏体组织，随后在淬火停冷温度或略高于停冷温度下保温一定时间使碳原子从过饱和的马氏体中向残余奥氏体中扩散富集，从而稳定残余奥氏体，然后再次淬火至室温。

Q&P钢最初的研究和应用主要着眼于汽车行业对高强度高塑性钢材的需求。从Q&P钢的工艺实现过程不难看出，其工艺路线较为复杂，钢板经过第一次淬火之后，需要快速升温至某一温度并停留一段时间。这种两步法Q&P工艺对于热轧生产过程难以实现，但是对热轧高强钢的生产有很好的借鉴意义。在热轧过程中，可采用一步法Q&P工艺即终轧结束后，在线淬火至Ms以下一定温度后卷取。Q&P钢典型组织为马氏体+一定量残余奥氏体，故具有高强度和良好的塑性。

中国专利CN102226248A公开了一种碳硅锰热轧Q&P钢，但合金成分设计上没有进行微Ti处理；中国专利CN101775470A公开了一种复相Q&P钢的生产工艺，实际上是一种两步法生产Q&P钢的工艺；中国专利CN101487096A公开了一种用两步热处理法生产C-Mn-Al系Q&P钢，其主要特点是延伸率很高，但强度较低。

上述专利采用热处理的方法，通过在两相区加热可以较为容易地控制铁素体的体积分数，但对于热连轧过程而言，加热温度通常在完全奥氏体区且终轧温度一般在780℃以上，而铁素体的开始析出温度大多在700℃以下。因此，通过降低终轧温度来获得一定量的铁素体在热轧实际生产中难以实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种700MPa级高强度热轧Q&P钢及其制造方法，该钢种具有一定量的铁素体、马氏体和一定量的残余奥氏体组织且综合性能优异，其屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥1300MPa，延伸率>10%，且合金成本大幅降低，可应用于要求易变形且中等耐磨的领域。

本发明的设计思路如下：

本发明通过合理的成分设计，在普通C-Mn钢的成分基础上，通过提高Si含量抑制渗碳体的析出，微Ti处理细化奥氏体晶粒，提高Al含量加快空冷过程的奥氏体转变动力学；同时采用热连轧工艺配合采用分段冷却工艺，获得含有先共析铁素体+马氏体+残余奥氏体组织。通过控制三种不同相的相对含量，可获得屈服强度700MPa以上，抗拉强度在1300MPa以上的高强度热轧Q&P钢。

具体地，本发明的技术方案是：

一种700MPa级高强度热轧Q&P钢，其化学成分的重量百分含量为：C：0.15%～0.40%，Si：1.0%～2.0%，Mn：1.5%～3.0%，P≤0.015%，S≤0.005%，Al：0.3%～1.0%，N≤0.006%，Ti：0.005%～0.015%，其余为Fe以及其它不可避免的杂质；所述700MPa级高强度热轧Q&P钢的屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥1300MPa，延伸率>10%。

优选的，所述热轧Q&P钢的化学成分中，Si：1.3～1.7wt.%；Mn：1.8～2.5wt.%；N≤0.004wt.%；Ti：0.008～0.012wt.%；O≤30ppm。

本发明的700MPa级高强度热轧Q&P钢的化学成分的作用和含量控制如下：