[发明专利]一种1500MPa级低碳中锰含铜钢的成分设计及生产方法

说明书

本发明涉及一种1500MPa级低碳中锰含铜钢的成分设计及生产方法，其化学成分的质量百分含量为：C：0.20%～0.23%，Si：0.5%～0.8%，Mn：3.5%～4.0%，Al：1.2%～2.0%，Cr：0.5%～1.0%，Cu：0.6%～1.0%，Ni：0.2%～0.5%，N：0.003％～0.012％，B：0.00051%～0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明在传统TRIP钢基础上添加部分合金元素，较大幅度提高了锰含量使其达到中锰范围，以Al替代Si元素的同时保留适当Si元素，使两者搭配使用；加入一定量可析出强化的Cu元素，使其与适量Ni元素搭配使用，消除材料在热加工时Cu引起的“热脆”现象。此外，还加入少量Cr元素，加入了适量N元素与Al元素进行搭配使用，通过热轧与热配分工艺的配合，获得具有超高强度和良好塑性的马氏体+残余奥氏体+析出第二相粒子组织，抗拉强度超过1500MPa。

技术领域

本发明涉及的是一种汽车高强度钢的成分设计和生产方法，特别涉及一种1500MPa级低碳中锰含铜钢的成分设计及生产方法。

背景技术

目前，为了节约能源、降低燃油消耗、减少废气排放，生产节能环保型汽车已成为世界汽车企业的主要目标之一，为此，国内外的许多汽车企业采取了一系列措施，其中最有效的措施之一就是汽车轻量化。资料显示：若使用先进高强度钢（AHSS）板，可使原厚度为1.0~1.2mm的车身钢板减薄到0.7~0.8mm，随之带来的是车身重量减小15%~20%，节油8%~15%。到目前为止，世界各国已开发出各种先进高强度钢板，如：第一代先进高强钢：双相（DP）钢、多相（CP）钢和相变诱导塑性（TRIP）钢等，它们主要以铁素体为基体，强塑积（抗拉强度和断后伸长率的乘积）一般在15GPa·%以下；第二代先进高强钢：孪晶诱导塑性（TWIP）钢、诱导塑性轻钢（L-IP)和剪切带强化（SIP）钢等，它们为全奥氏体组织，强塑积往往在50GPa·%以上；第三代先进高强钢：QP（淬火-配分）钢等，它们是一种以贝氏体、马氏体或兼而有之的高强度相为基体，以残余奥氏体、少量铁素体为韧性相，强塑积在20～40GPa·%的多相钢，具有多相、亚稳和多尺度的精细组织。

第一代先进高强度钢是主要以铁素体组织为主的多相钢，合金含量低，成本低，但由于其强塑积小，难以满足未来汽车轻量化和安全性需求，第二代先进高强钢的力学性能优异，但因其合金含量高，使得成本大大增加，同时，过高的合金含量使钢板的焊接性能、涂覆性能变差。且这些钢板的加工难度也非常大，因此，在第一代和第二代AHSS均存在一定缺陷的情况下，研究人员正致力于第三代AHSS的研究，这类钢的强度为800~1500MPa，强塑积超过30GPa·%，且生产成本相对较低，在生产中易于实现，因此，第三代AHSS已成为汽车轻量化材料目前和未来的研究热点。

AHSS作为支撑汽车轻量化理念的主要材料之一，对汽车未来的发展起着非常重要的作用。汽车用AHSS发展的总趋势将是钢板高强度化的同时具备良好的塑韧性和成形性。随着科技不断的进步，在不久的将来，对具有更高性能的车用AHSS的开发和应用将会取得更大的发展。

发明内容

针对汽车轻量化面临的上述挑战，本发明提出一种1500MPa级低碳中锰含铜钢的目的在于通过对成分的合理设计及优化，将热轧+QP工艺结合，获得一种生产效率高、在实际生产中易于生产且可以大幅提高热冲压QP钢板综合性能的成分设计及生产方法。

本发明的设计思路在于：本发明的成分配比是在TRIP钢的基础上通过改变某些元素的含量和另外加入一些可以强化、改善钢铁材料力学性能的合金元素来实现的，并遵循了“多元少量”的合金化原则，同时本发明通过热轧与QP（淬火-配分）热处理工艺的配合，获得了具有超高强度和良好塑性的马氏体+残余奥氏体+析出第二相粒子的组织，其抗拉强度超过1500MPa，且具有优异的塑韧性。

其特点有：（1）较大幅度提高Mn的含量，使其达到中锰钢中的锰含量。