[发明专利]一种1500MPa级高强塑积汽车用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢种及其制造方法和用途，尤其涉及一种汽车用钢及其制造方法。

背景技术

汽车“轻量化”使得超高强度钢板在汽车结构件中的应用越来越多。目前用量最大的钢板如双相钢、马氏体钢、相变诱导塑性钢(TRIP钢)、复相钢等，其强塑积最大约为10GPa％左右。例如超高强马氏体钢的抗拉强度在1500MPa级别时，其延伸率约为5％左右，已不能满足汽车领域对汽车安全性能和制造过程中成形性能的双重要求。上世纪末，人们相继开发了高强塑积的奥氏体钢和孪生诱发塑性钢(TWIP钢)，其抗拉强度为800～1000MPa，延伸率高达60％，强塑积达到60GPa％级别，被称为第二代汽车用钢。第二代汽车用钢中加入了大量的合金元素，成本较高，同时其可制造性较差，使得其推广过程受到极大的限制。因此，强塑积大于30GPa％，兼具高强度和高延伸率，成本较低的第三代汽车用钢受到的广泛的关注。

公开号为CN101638749，公开日为2010年2月3日，名称为“一种低成本高强塑积汽车用钢及其制备方法”的中国专利文献公开了一种低成本高强塑积的汽车用钢的制造方法，其中涉及通过冶炼、热轧、罩式炉退火、冷轧和罩式炉退火的工艺路线得到了强塑积为35～55GPa％的冷轧钢板。为了实现逆奥氏体相变，得到足够的奥氏体体积分数，冷轧后采用罩式炉，其退火时间为1～10小时。然而，该技术方案的汽车用钢强度为700-1300MPa，无法满足1500MPa级别。

公开号为CN102758133A，公开日为2012年10月31日，名称为“一种1000MPa级别的高强塑积汽车用钢及其制造”的中国专利文献公开了一种1000MPa级别的高强塑积汽车用钢及其制造方法，其中涉及通过连续退火的方法生产强塑积大于30GPa％的钢板，适用于目前各钢铁厂的工业生产线。然而，该技术方案的汽车用钢级别为1000MPa，无法满足1500MPa级别。

鉴于此，企业期望获得一种汽车用钢材料，其具有较高的强度且较好的强塑积，可以用于制造汽车零部件，满足汽车用钢需求。与此同时，企业还期望获得该种汽车用钢的制造方法，工艺流程简单，适用性强，可用于多种实际生产线上。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种1500MPa级高强塑积汽车用钢，该汽车用钢能够达到1500MPa级，且其强塑积不小于30GPa％。

基于上述发明目的，本发明提供了一种1500MPa级高强塑积汽车用钢，其化学元素质量百分比为：

C：0.1％～0.3％，Si：0.1％～2.0％，Mn：7.5％～12％，Al：0.01％～2.0％；余量为铁和其他不可避免的杂质；

所述1500MPa级高强塑积汽车用钢的微观组织为奥氏体+马氏体+铁素体或奥氏体+马氏体。

本发明所述1500MPa级高强塑积汽车用钢的各化学元素的设计原理为：

碳：碳起固溶强化作用，同时也是稳定奥氏体的主要元素，对钢的强度、成形性能和焊接性能影响很大。当碳的质量百分比低于0.1％时，组织中的马氏体强度较低，从而导致钢的强度较低，同时也导致奥氏体的稳定性较差，延伸率较低；然而，当碳的质量百分比高于0.3％时会使钢的成形和焊接性能恶化，因此在本发明所述的1500MPa级高强塑积汽车用钢中的碳质量百分比控制在0.1％～0.3％。

硅：硅是炼钢脱氧的必要元素，也具有一定的固溶强化作用，同时硅有抑制碳化物的析出的作用。因此，当硅的质量百分比低于0.1％时，难以获得充分的脱氧效果；同时硅具有阻止渗碳体的析出的左右，促进逆马氏体相变的发生。因而，当硅的质量百分比高于2.0％时，继续增加硅的作用不明显。鉴于此，本发明所述的1500MPa级高强塑积汽车用钢中的硅质量百分比控制在0.1％～2.0％。

锰：锰是扩大奥氏体相区的元素，通过热处理的锰的扩散，可提高奥氏体的相比例和奥氏体的稳定性。在本发明技术方案中，锰是控制逆马氏体转变的尺寸、分布和稳定性的主要元素。当锰的质量百分比小于7.5％时，在室温下难以得到足够含量的奥氏体，然而，当锰质量百分比大于12％时，室温下回得到部分ε马氏体，对钢的性能产生不利影响。为了保证钢的强度和韧性，本发明所述的1500MPa级高强塑积汽车用钢中的锰的质量百分比控制在7.5-12％。