[发明专利]强塑积大于30GPa·%的高Al中锰钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，是一种高Al含量的中锰汽车用冷轧钢板，具体涉及该低密度钢的成分设计及制备工艺。

背景技术

随着资源、能源和环境问题日益严峻，提高汽车的燃油经济性、节能减排逐渐成为汽车行业发展的焦点性问题。近些年来，世界各国汽车及钢铁企业投入了大量资金，纷纷研制开发汽车用新型高强度钢或超高强钢板，包括马氏体钢、CP钢、DP钢、TRIP钢、TWIP钢等，通过降低钢板厚度来降低汽车重量。此外，自2009年以来，国内外也在大力开发以中锰钢为代表的第三代汽车用钢，其强塑积可达30GPa·％。这些钢具有优良的综合力学性能，具有一定的减重潜力。

有一种更好的思路是，开发集低密度与高强韧性于一身的钢板。通过向钢中添加一定量的Al元素，在合金成分与成型工艺的调控基础上，得到具备高强度、良好塑性的新型汽车用钢板。这种钢的优势在于，在不牺牲汽车结构部件强度的前提下尽量减轻汽车的自重。Fe-Mn-Al-C系低密度、高强韧钢室温下具有奥氏体、奥氏体+铁素体双相组织或者奥氏体+铁素体+κappa碳化物的多相组织，具有较高的强度、良好的塑性、高的加工硬化率，变形过程中无屈服平台现象。相比于其他的先进高强汽车用钢，低密度、更好的强韧性等特点使这类钢具备更大的开发前景与优势。

发明内容

本发明正是在中锰钢的基础上，加入了较高的Al含量，从而在合理的工艺控制下开发出了性能优异的低密度高强韧钢。

为实现上述目的采用如下技术方案

钢中化学成分(质量百分比)为：0.10％～0.35％C、5.0％～9.0％Mn、4.0％～7.5％Al、P<0.003％、S<0.002％，余量为Fe及不可避免杂质。试验用钢的密度为7.10～7.50g/cm³，较纯铁降低5.0％～9.5％。

本发明开发了一种强塑积大于30GPa·％的高Al中锰钢的制备方法，其制备方法如下：

(1)根据上述的化学成分进行冶炼，锻造成矩形板坯；

(2)将板坯进行组织均匀化处理，加热温度为1200℃，保温2h；

(3)板坯在二辊轧机进行多道次热轧变形，开轧温度1050～1100℃，终轧温度保持在850～900℃，多道次轧制，保证其累计变形量80％～85％，轧制结束后水冷至600～700℃卷取；

(4)固溶后钢板进行冷轧变形，经过多道次轧制变形，累积压缩量为65～70％；之后进行退火处理，在在860～930℃保温0.5h后水淬至室温。

本发明冷轧钢板强塑积可达30～50GPa·％，符合第三代汽车用钢(强塑积＞30GPa·％)的设计要求。

本发明具有以下优点

(1)具有优良的综合力学性能(高强和良好的塑性)，本发明退火处理后钢板具有强度与塑性的良好结合，具有很好的碰撞吸收性能。

(2)相比于第三代汽车用钢中具有代表性的中锰钢，本发明采用合理的合金元素配比，添加了Al等轻质元素，在保证钢板优良综合力学性能的基础上，降低了钢板密度，减重效果明显。

(3)相比于高锰TWIP钢、奥氏体Fe-Mn-Al-C钢，本发明中合金元素较低，碳当量较低，成形性能好，利于钢板进行后续生产与焊接组装。

(4)本发明的成分设计中无需添加Cr、Ni、Mo、Nb等贵重合金元素，降低实际工业生产成本与难度，符合汽车行业轻量化及低成本的客观需求。

附图说明

附图1是本发明汽车用钢板制备过程。

附图2是本发明的一种低密度、高强韧汽车用钢板制备工艺示意图。

附图3是本发明退火后钢板典型铁素体+奥氏体双相组织(金相照片)。

具体实施方法

合金元素作用简述如下：