[发明专利]一种第三代高强韧汽车用钢及其制备方法

说明书

一种第三代高强韧汽车用钢及其制备方法，属于金属材料加工技术领域。合金成分重量百分比为：C：0.40～0.60％，Si：1.00～2.00％，Mn：1.50～3.00％，Ni：0～0.60％，Cr：0.50～1.50％，Mo：0.30～0.60％，V：0～0.20％，Co：0～1.50％，Al：0～1.50％，余量为Fe和不可避免的杂质。真空冶炼后进行浇铸，再以总压下率为80％～95％进行热轧，所得到的热轧板以5～20℃/s速度升温到900～970℃进行奥氏体化10～20min，然后空冷至250～320℃保温2～12h。本发明材料的屈服强度超过1000MPa，抗拉强度超过1500MPa，断后伸长率超过20％，具有良好的强塑性，同时制备工艺简单，焊接性能良好，良好的成型性，适于工业化生产，用于汽车车身结构件中的前后保险杠横梁，保证汽车的安全性。

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，涉及一种室温组织为纳米级板条状贝氏铁素体、薄膜状分布的残余奥氏体的组织钢以及具有高强塑积的新型第三代汽车用钢及其高效制备方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，燃油经济性、低碳排放和更高的安全性对车身轻量化提出了更高的要求和挑战。车身轻量化发展将是未来汽车工业发展的主要方向，而高强度钢和先进高强度钢的发展和应用则是未来汽车用钢发展方向和钢企的核心竞争力所在。据统计，截止到2015年，车身上所应用的高强钢和先进高强钢的比例已经增加到18％。有些车型在车身主要结构中甚至应用超过72％的高强钢和先进高强钢来有效减轻车身重量。所以，开发高强度、高塑性的新型汽车用钢是实现汽车轻量化发展的有效方式。提高汽车用钢的强塑积不仅能够降低汽车重量，而且能够保障车身的强度和安全性。

贝氏体钢是一种具有较高强度和良好韧性的钢种，近年来，英国剑桥大学Bhadeshia教授等人研发出具有优异强韧性的超级贝氏体钢。超级贝氏体钢具有纳米级的贝氏铁素体板条，在贝氏铁素体板条间存在薄膜状的残余奥氏体。超级贝氏体的组织结构决定了其超高的强度和良好的韧性。但是超级贝氏体的热处理过程中保温温度较低，导致贝氏体转变缓慢，不利于实际工业化生产。要想加快超级贝氏体的转变速度，减少保温时间，同时保证其优异的强韧性，需要对其合金系统与制备工艺进行科学、优化的设计与制定，确保在相对较短的时间内获得一定配比的板条贝氏铁素体、残余奥氏体两相共存的超级贝氏体钢，并保证材料的高强度、高塑性的良好综合性能。中国申请专利CN201310083257.3介绍了一种高强度中碳超细贝氏体钢及其制备方法，该材料采用将铸坯轧制成板材，再将轧制后的板材进行低温小变形与热处理，得到贝氏体、马氏体、残余奥氏体的复合组织，然而得到的贝氏体板条宽度较宽、抗拉强度和伸长率偏低，而且经过多次轧制变形，增加能耗、降低生产效率，综合性能低于本发明中的中碳超级贝氏体高强韧钢，另外本发明中的生产制造工艺为短流程工艺，降低能耗，提高生产效率。中国申请专利CN201410729877.4介绍了一种中碳超高强贝氏体钢及其制备方法，该材料中复合添加了Si、Mn、Cr、Mo、Co、Al合金元素，该中碳超高强贝氏体钢的热处理工艺需在不同温度区间交替等温处理，工艺较复杂，热处理时间较长，降低了生产效率并加大了能源消耗，伸长率低于15％，综合性能低于本发明中的中碳超级贝氏体高强韧钢。中国申请专利CN201610461170.9介绍了一种用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢，该材料复合添加了Si、Mn、Ni、Cr、Cu、Mo、Nb、V、Ti合金元素，合金种类较多，其中Ni为1.5～2.0wt％，增加了成本，而且含碳量较高，降低板材焊接性；该材料通过将铸坯热轧成板材，然后进行较长时间的热处理，得到贝氏体和残余奥氏体组织，但盐浴时间过长，不利于实际工业生产，增加了能耗，所得到的板材伸长率低于12％，强塑积远远低于30GPa·％，综合性能低于本发明中的中碳超级贝氏体高强韧钢。

发明内容

针对先进高强汽车用钢对材料强度与塑性的要求，本发明提供新型第三代高强韧汽车用钢及其高效制备方法，该材料具有纳米级的板条贝氏铁素体，薄膜状分布的残余奥氏体，各相组织相互协调配合，具有良好的成形性能，其强塑积达到了第三代汽车用钢的性能要求。