[发明专利]基于碳锰协同配分的淬火-回火配分钢板及制备方法

说明书

本发明是基于碳锰协同配分的淬火‑回火配分钢板及制备方法，属于汽车用热轧钢板开发制造领域。成分为C、Si、Mn、Al、P、S、Fe及不可避免的杂质；钢板厚度为2‑5mm。制备方法：1）合金熔炼、铸造及锻造；2）两阶段热轧；3）预淬火处理；4）一步或两步临界区退火锰配分处理；5）回火碳配分处理。本发明所得钢板的屈服强度为420‑495MPa，抗拉强度为705‑805MPa，加工硬化指数为0.17‑0.19，断后延伸率为18.8%‑23.4%，强塑积大于15000MPa%，其合金成本及工艺敏感性低，微观组织及力学性能稳定性高。本发明的制备方法生产成本及工艺难度低，实用性及可行性高。

技术领域

本发明属于汽车用热轧钢板开发制造领域，特别涉及基于碳锰协同配分的淬火-回火配分钢板及制备方法。

背景技术

汽车用高强钢是汽车结构件制造的重要材料。在车身轻量化和安全性的双重要求下，如何进一步提高强塑性是汽车结构用钢组织性能优化升级所面临的关键问题。残余奥氏体因其在变形过程中独特的相变诱导塑性(TRIP)效应可以显著提高钢铁材料本身的加工硬化速率，进而大幅改善强塑性。因此，在充分细化体心立方(BCC)结构基体组织的基础上，引入适量稳定性适中的亚稳残余奥氏体已成为汽车结构用钢重要的增强增塑手段。当前，具有TRIP效应的典型汽车结构用钢主要有TRIP钢、淬火配分(Q&P)钢以及中锰钢。

促进奥氏体稳定化是调控残余奥氏体含量及稳定性以及优化TRIP效应有效性的关键。传统TRIP钢及Q&P钢主要依靠贝氏体区或马氏体区(200-550^oC)等温淬火过程中的碳配分来实现碳从BCC结构基体向未转变奥氏体的富集，进而实现残余奥氏体的稳定化。就贝氏体区或马氏体区等温淬火工艺而言，淬火温度对组织性能具有决定性影响。然而实际生产发现室温以上的淬火温度极易发生波动，由此引发传统TRIP钢及Q&P钢组织性能不稳定，即工艺敏感性大的问题，这大大制约了传统TRIP钢及Q&P钢的实际应用。中锰钢（特别是热轧中锰钢）主要依靠高温临界区长时间(数小时至数十小时)退火，利用锰从铁素体向奥氏体的配分来实现残余奥氏体的稳定化。长时间的高温退火导致能耗巨大。较高的锰含量大大提高了合金成本和轧制难度，同时导致铸造过程中极易发生锰偏析进而导致组织性能不稳定。因此，传统中锰钢亦存在较大的应用难度。

综合常规TRIP钢、Q&P钢及中锰钢的研究可见，残余奥氏体稳定化的途径主要有高温临界区锰配分和低温碳配分。若能在常规中锰钢的基础上将锰含量降至4.0wt%以下，合理调整合金成分和热处理工艺，把临界区锰配分与低温碳配分相结合，实现奥氏体的高效稳定化并大幅缩短高温临界区退火时间，将有效解决当前中锰钢应用难的瓶颈问题。同时，若能在常规Q&P工艺的基础上合理优化合金成分及热处理工艺，调整临界区铁素体的含量，将临界区奥氏体的M_s和M_f点分别控制在室温以上和室温以下，进而实现淬火温度为室温的Q&P热处理，将有效解决Q&P钢工艺敏感性高和性能稳定性差的技术瓶颈。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了基于碳锰协同配分的淬火-回火配分钢板及制备方法。

本发明的基于碳锰协同配分的淬火-回火配分钢板，其成分按质量百分比为：C：0.15-0.30%，Si：0.5-1.6%，Mn：1.5-4.0%，Al：0.5-2.5%，P：0.001-0.1%，S：≤0.004%，余量为Fe以及不可避免的杂质；钢板厚度为2-5mm。

本发明的基于碳锰协同配分的淬火-回火配分钢板，屈服强度为420-495MPa，抗拉强度为705-805MPa，加工硬化指数为0.17-0.19，断后延伸率为18.8%-23.4%，强塑积大于15000MPa%。

本发明的基于碳锰协同配分的淬火-回火配分钢板，室温组织为板条状铁素体基体与岛状残余奥氏体及少量马氏体。

本发明的基于碳锰协同配分的淬火-回火配分钢板的制备方法，包括如下步骤：