[发明专利]一种1180MPa级超高强度低成本冷轧淬火配分钢及其制造方法

说明书

本发明涉及汽车用第三代先进高强钢领域，公开了一种1180MPa级超高强度低成本冷轧淬火配分钢及其制造方法。该钢板化学成分质量百分比为：C 0.18～0.22％，Mn 1.0～3.0％，Si 1.0～2.0％，P≤0.05％，S≤0.02％，Nb 0～0.05％，Ti 0～0.2％，余量为铁和不可避免的杂质。该钢板制造方法涉及炼钢、热轧、冷轧、预淬火和热处理过程，最终得到铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体混合组织。本发明在传统C、Mn、Si系淬火配分钢的基础上，增添Nb与Ti元素细化组织，采用预淬火处理以及一步配分工艺，最终获得屈服强度500～800MPa，抗拉强度≥1180MPa，断后延伸率≥20％，强塑积≥24GPa·％的超高强度淬火配分钢，力学性能十分优异。

技术领域

本发明涉及汽车用第三代先进高强钢领域，具体涉及一种1180MPa级超高强度低成本冷轧淬火配分钢及其制造方法。

背景技术

二十一世纪以来，中国汽车年产量持续增长，并且还有继续上升的趋势。与此同时，人们对汽车行业的要求也越来越高。随着全球油价不断上涨，汽车轻量化已成为行业发展的必然趋势，为此，先进高强钢越来越得到人们的重视。以双相(DP)钢、复相(CP)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢等为主的第一代先进高强钢，由于组织大多是单一的铁素体或马氏体，只能单一地达到高强度或高塑性，不能满足今后汽车行业发展的要求。第二代先进高强钢以孪晶诱发塑性(TWIP)钢和塑性诱发轻量化(L-IP)钢为主，由于包含大量合金元素，生产成本较高。因此，为了同时满足汽车行业对高性能与低成本的需求，以淬火配分钢和中锰钢为主的第三代先进高强钢应运而生。第三代先进高强钢在基体组织中混入了部分残余奥氏体，在保证钢材强度的同时起到提高延伸率，强塑积可达到30～40GPa·％，可以满足如今汽车工业发展要求。在现有的Q&P工艺中，两步Q&P工艺力学性能更好，延伸率更高，但由于对设备要求较高，大部分钢厂不具备生产能力，难以被大规模应用。鉴于当今情况，本发明设计了合理的热处理工艺，适于当今实际生产线，通过一步Q&P工艺制备所得淬火配分钢抗拉强度1180MPa以上，断后延伸率大于20％，强塑积在24GPa·％以上的Q&P钢。和如今汽车上广泛使用的DP钢相比，具有更高的强度和塑性，可以在保证安全性的前提下大幅度的减薄车身，节约能源和成本。

在已公开的高强度汽车用钢专利中，中国专利申请CN103160680A介绍了一种30GPa％级复相钢的Q&PB热处理工艺。该专利首先以低碳硅锰系成分为基础，将冷硬板样品加热到850℃并保温1～2min，得到完全奥氏体化组织，随后淬火到270℃并保温5s，使部分奥氏体发生马氏体相变，然后将试样快速升温400℃保温60～600s，最后将试样淬火到室温，得到马氏体基体、残余奥氏体和少量贝氏体的三相组织。该工艺得到的产品抗拉强度在1045～1265MPa，断后延伸率在21～35％，强塑积≥25GPa·％。本专利与其相比，成分体系上增加了铌钛等合金元素，并采用一步配分工艺，最终组织为大块的多边形铁素体、无碳贝氏体、马氏体和部分残余奥氏体，屈服强度500～700MPa，抗拉强度≥1180MPa，断后延伸率≥20％，强塑积≥24GPa·％，力学性能良好，且更容易实现工业生产。

中国专利申请CN 104988391 A，介绍了一种1200MPa级含铌冷轧Q&P钢的生产工艺。该专利热处理过程采用两步Q&P工艺，于800～950℃加热后先冷却至180～280℃保温10～60s，随后升温至300～450℃进行配分。本专利与其相比，配分工艺采用一步Q&P过程，热处理过程在820～850℃加热后直接冷却至300～400℃进行配分，最终得到组织为多边形铁素体、无碳贝氏体、马氏体和残余奥氏体，工艺更加简便，易于工业化生产。所得产品屈服强度500～700MPa，抗拉强度≥1180MPa，延伸率更为优异，断后延伸率≥20％，强塑积≥24GPa·％。