[发明专利]高强塑积低碳硅锰系Q&P钢板及异步轧制的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料加工领域，具体涉及一种高强塑积低碳硅锰系Q&P钢板及异步轧制的制备方法。

背景技术

汽车在给人们带来便利的同时，也带来了交通拥挤、环境污染等诸多问题。因此，开发油耗低和排放少为特征的“环境友好型汽车”成为未来发展的趋势。资料表明，汽车自身质量每减少10％，可节省燃油3％～7％。因此，汽车的减重是降低油耗的重要途径，对节能、改善环境具有十分重要的意义。汽车轻量化已经成为先进汽车工业发展的趋势，这就给汽车用钢的研发与生产带来了挑战。在众多的汽车用钢中，以相变强化为主的先进高强度钢的开发和应用受到了世界范围内研究者的关注。为了同时实现提高安全性和实现轻量化的目的，国内外钢铁企业将高强度钢和超高强度钢作为重点研究目标，先后开发出如双相钢(Dual Phase，DP)、复相钢(Complex Phase，CP)、相变诱导塑性钢(Transformation Induced Plasticity， TRIP)等。美国的Speer等人提出了一种新的热处理工艺：淬火配分(Quenching and Partitioning，Q&P)。此工艺可用来生产一种具有TRIP效应的高强度和较高塑性的马氏体钢，即Q&P钢，其室温组织是贫碳的板条马氏体和富碳的残余奥氏体，其中马氏体组织保证了钢的强度，而残余奥氏体保证了钢的塑性。

由于Q&P工艺是近年来提出的一种新型热处理工艺，相关研究主要围绕室温组织的组成和形貌以及配分工艺与力学性能的关系展开，热处理工艺大多采用完全奥氏体化退火工艺，但因低碳钢自身含碳量较低，经完全奥氏体化处理后，最终室温下残余奥氏体的含量也较低。同时，Q&P钢的塑性主要源于钢中残余奥氏体的TRIP效应，较低的残余奥氏体含量则限制了Q&P钢塑性的提高。综上所述，若借鉴TRIP钢热处理的经验，对Q&P钢采用两相区奥氏体化退火处理，最终可获得铁素体、马氏体和残余奥氏体的混合多相组织。铁素体是软相，在变形过程中可以协调马氏体的变形，以此达到提高低碳Q&P钢塑性的目的。

异步轧制(ASR)作为一种塑性成型工艺，不仅具有降低轧制力、提高道次压下率等优点，而且还是一种有效的大变形方法。在异步轧制的过程中，其搓轧作用可以给予轧件剪切变形，促使晶粒充分破碎，从而达到细化晶粒的效果。前人的研究表明：晶粒的细化有利于碳在配分过程中向奥氏体中扩散，更易于形成室温下稳定的残余奥氏体。在热轧阶段采用异步轧制，利用异步轧制对晶粒的细化作用，促进接下来的Q&P工艺中碳的配分，从而提高残余奥氏体量，最终达到提高Q&P钢塑性的目的。再者，采用两相区奥氏体化工艺，使钢中产生一定量的铁素体组织，利用其协调钢中马氏体变形的能力，同样可达到提高低碳Q&P钢塑性的目的。

发明内容

针对现有技术中对改善Q&P钢的力学性能主要集中在热处理阶段的问题，本发明提供一种高强塑积低碳硅锰系Q&P钢板及异步轧制的制备方法，该方法是一种在热轧阶段采用异步轧制的方法，目的是通过异步轧制有效的细化晶粒，生产出具有高强塑积的低碳硅锰系Q&P 钢。

本发明的高强塑积低碳硅锰系Q&P钢板，其化学组分的质量百分含量为：C：0.18～0.23％， Mn：1.40～1.60％，Si：1.30～1.60％，Al：0.10～0.20％，Nb：0.02～0.06％，S：＜0.01％，P：＜ 0.01％，其余为Fe及不可避免的杂质。

所述的高强塑积低碳硅锰系Q&P钢板，其屈服强度为510～640MPa，抗拉强度为 720-860MPa，延伸率为38～44％，强塑积为27600～34700MPa·％。

所述的高强塑积低碳硅锰系Q&P钢板，其微观组织为马氏体、铁素体和残余奥氏体的混合多相组织。

所述的高强塑积低碳硅锰系Q&P钢板，其厚度为3.0～4.5mm。。

本发明的高强塑积低碳硅锰系Q&P钢板的异步轧制的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备板坯：

按照高强塑积低碳硅锰系Q&P钢的化学成分冶炼，铸造坯料后，锻造成板坯。

步骤2，异步轧制：

(1)将Q&P钢板坯，加热至1200～1250℃保温1～3h；

(2)将保温后的Q&P钢板坯，进行异步轧制后，空冷至室温，制得厚度为3.0～4.5mm的异步轧制Q&P钢板；其中，异步比分别为1～1.1；