[发明专利]一种贝氏体钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种贝氏体钢，包括以质量百分比计的化学成分：C：0.10～0.19％，Si：0.05～0.35％，Mn：1.5～2.2％，B：0.001～0.0035％，Al：0.01～0.05％，Cr；0.05～0.40％，Mo：0.05～0.40％，Fe≥90％。通过合理控制钢中C、Si、Mn、B、Al、Cr、Mo等元素的含量使得钢在制备过程中能自发形成具有组织梯度的相，同时也提升了钢的淬透性，从而可以提高贝氏体钢的强度和成形性能。本发明还公开了上述贝氏体钢的制备方法：包括步骤冶炼和铸造；热轧；轧后冷却和卷取；酸洗和冷轧；退火。采用本发明的制备方法可以制得具有厚度方向上组织梯度的贝氏体钢，这种贝氏体钢具有良好的成形能力。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种贝氏体钢及其制备方法。

背景技术

随着新一代汽车“绿色、安全”的发展理念，汽车结构件用钢的强度越来越高，且逐渐对材料提出了在厚度方向具有不同性能的要求。比如要求材料表层硬度较大，耐磨，或者表层具有较高的组织均匀性，以满足翻边成形需要，但同时又要使得心部具有较高的塑性，使得钢材整体在拉延成形时不发生颈缩和断裂；又或者要求表层具有一层硬度较低的层状结构，来保证材料具有一定的弯曲性能，但次表层仍要具有均匀的硬质相组织来保证翻边和强度，以及心部具有较软的组织来保证塑性、韧性等，以保证材料既具有较高的强度，还能同时具有较好的弯曲、翻边和拉延等综合成形能力。

面对汽车工业越了越多对钢材在厚度方向具有不同组织或性能的要求，传统的方法是通过将不同成分或组织的板坯通过焊接、组合轧制等方法，获得具有厚度方向梯度组织的钢铁材料。如中国专利CN201210368300.6和CN201310724615.4等专利，就是利用金属的组合轧制获得厚度方向的层状复合材料。但是这种方法工艺复杂，生产节奏缓慢，成本极高。

也有专利尝试通过采用表层脱碳的方法，获得表层和心部具有不同组织结构的钢板或钢带，如利用带钢表面脱碳，形成数微米至数十微米的脱碳层，使得上、下两个表层组织为纯铁素体或铁素体占比＞50％的组织，而心部则为其他单相或复相组织，如马氏体、回火马氏体或贝氏体组织。这种方法虽然可以自发形成厚度方向组织梯度，获得3层复合组织的高强度钢板，但是一方面，表层和心部的强度或硬度差异过大，表层的强度或硬度过低，不仅大幅度限制了该类产品的应用范围(如对表层有高硬度要求、或耐疲劳要求的应用领域，如汽车座椅滑轨、底盘扭力梁等)造成材料虽然具有较好的弯曲性能，但是延伸率和扩孔率都不高，即塑性和翻边性能较差；而另一方面，这种方法只能形成3层复合组织，无法进一步获得更多层的组织。

发明内容

鉴于现有技术中获得具有组织梯度的钢板成本高、无法获得超过3层复合组织的问题，本发明提供了一种贝氏体钢，包括以质量百分比计的化学成分：C：0.10～0.19％，Si：0.05～0.35％，Mn：1.5～2.2％，B：0.001～0.0035％，Al：0.01～0.05％，Cr；0.05～0.40％，Mo：0.05～0.40％，Fe≥90％。

其中，各元素的设计思路如下：

C：在本发明的贝氏体钢中，C元素主要控制碳钢中组织相变、碳化物尺寸和贝氏体亚结构形态，从而影响材料的力学性能。当钢中C元素含量低于0.10％，则会导致钢的强度达不到目标要求；而若钢中C元素含量高于0.19％时，则容易生成马氏体组织和粗大的渗碳体，恶化钢板的性能。此外，在本发明中，C元素还会影响贝氏体亚形态结构，C含量越高，越容易形成针状贝氏体。基于此，在本发明中，将C的质量百分比控制在0.10～0.19％之间。优选地，C的质量百分比为0.13～0.17％。