[发明专利]一种高强度高塑性冷轧钢板及其制造方法

说明书

一种高强度高塑性冷轧钢板及其制造方法，冷轧钢板成分按质量百分比含C 0.1～0.4％，Mn 5.1～9.2％，Al 2.2～5.3％，Ni 2.1～5.2％，Si0.1％，S0.01％，P0.01％，余量为Fe；其中C、Mn、Ni和Al的质量百分数需满足9.6[C]+1.3[Mn]+2.2[Ni]＝(5.25～6.58)[Al]；厚度0.5～1.5mm，抗拉强度1200～1300MPa，延伸率30～40％；方法为：(1)冶炼浇铸；(2)铸锭在1100～1200℃保温1～2h，8～10道次热轧；(3)酸洗后冷轧；(4)在700～750℃保温1～15min后空冷；(5)在450～550℃保温50～150min后空冷。本发明有效增加铁素体中B2相的形核率；保证奥氏体在受到外应力而变形时的机制为TRIP效应，使钢板在获得高强度的同时仍能够保证良好的塑性。

技术领域

本发明属于高强钢生产技术领域，具体涉及一种高强度高塑性冷轧钢板及其制造方法。

背景技术

近年来，随着我国经济和工业的快速发展，资源匮乏和环境约束等问题日趋明显；先进高强钢是近年来出现的新型钢材，其可在获得高强度的同时保证良好的塑性和成形性，广泛应用于汽车、桥梁工程、输电塔、海洋平台、油气输送管道和船舶制造等行业；提高先进高强钢的强度、塑性等力学性能不仅可以有效减少工业产品的自重，而且能够提高其安全性，从而减少燃料的消耗和废气的排放以达到节能减排的目的。

与传统的普通高强度钢相比，先进高强钢最大的优势在于在保证力学性能的同时减轻板材构件的厚度和重量，还具有良好的成形性、防撞凹性、抗疲劳性能、较高的加工硬化率等优点，在各行业中均显示出良好的应用前景；先进高强钢具有优异的综合力学性能，是由于其具有独特的多相组织，通过对组织的调控，可以获得硬质基体和奥氏体相等多相复合的组织结构，从而保证良好的强度和塑性；此外，除普通高强钢所具有的固溶、析出、细晶等强化方式外，先进高强钢还可以通过奥氏体在受外应力而变形过程中发生TRIP或TWIP效应来提高钢材的强韧性；其中，中锰(TRIP)钢作为第三代先进高强钢的典型代表，是指碳含量为0.1～0.6％，锰含量为4～12％的钢材，其微观组织主要为残余奥氏体和铁素体组织，其晶粒为全部或部分尺寸小于500nm的超细晶；中锰钢是基于“多相、亚稳、多尺度”的组织调控理论，在马氏体的基础上，利用奥氏体逆相变退火过程中碳元素和锰元素的扩散和配分行为使奥氏体稳定化，在室温条件下获得20～40％的亚稳残余奥氏体。残余奥氏体在外载荷作用下会发生TRIP效应，使得中锰钢获得高强度和高塑性。

迄今为止，在对中锰钢的研究中，在合金成分设计上采用的理念一直是通过使“韧性”残余奥氏体保持稳定并抑制(Fe,Mn)₃AlC型κ-碳化物等脆性相的生成，从而得到良好塑性的钢板；这是由于一旦在钢材中形成一定量的脆性相，虽然会在一定程度上提高其强度，但是同时也会大大降低其塑性；众所周知，在钢材领域，高强度和高韧性却始终是相互排斥的，很难达在获得高强度的同时仍然保证良好的塑性；因此亟需一种具有高强度的同时又能够保证高塑性的冷轧钢板。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种高强度高塑性冷轧钢板及其制造方法，通过加入Al和Ni元素，并配合制造过程中的冷轧、退火和时效来获得适量且弥散的NiAl相，最终在提高钢板抗拉强度的同时保持较高的延伸率。

本发明的高强度高塑性冷轧钢板的成分按质量百分比含C 0.1～0.4％，Mn 5.1～9.2％，Al 2.2～5.3％，Ni 2.1～5.2％，Si0.1％，S0.01％，P0.01％，余量为Fe和不可避免杂质，其中C、Mn、Ni和Al四种元素的质量百分数需满足9.6[C]+1.3[Mn]+2.2[Ni]＝(5.25～6.58)[Al]；其厚度为0.5～1.5mm，抗拉强度为1200～1300MPa，延伸率为30～40％。

上述的高强度高塑性冷轧钢板的组织为铁素体、奥氏体和NiAl相构成的三相组织。

本发明的高强度高塑性冷轧钢板的制造方法按照以下步骤进行：