一種含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法。含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：C：0.18~0.22%，Si：1.3~1.5%，Mn：1.3~1.8%，Cu：0.4~0.55%，Ni：0.32~0.4%，P≤0.05%，S≤0.03%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。生產(chǎn)方法為：根據(jù)化學(xué)成分進(jìn)行冶煉，鑄造坯料鍛造成板坯；將所述板坯進(jìn)行熱軋，得到終軋板；再進(jìn)行熱處理工藝，得到所述高強(qiáng)鋼。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提高鋼中殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)、改善力學(xué)性能，避免了大量添加Mn對(duì)冶煉、鑄造工藝的不利影響；該生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單易行，成本較低。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于冶金
，具體涉及。
技術(shù)介紹
隨著汽車(chē)使用量的增加，出現(xiàn)了一系列環(huán)境和安全問(wèn)題，而提高車(chē)身材料的強(qiáng)韌性能是解決問(wèn)題最有效的途徑，因此近年來(lái)對(duì)汽車(chē)用高強(qiáng)鋼的研宄不斷深入。上世紀(jì)80年代開(kāi)始，以雙相鋼(DP)、相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP)等為代表的第一代高強(qiáng)鋼被廣泛研宄和應(yīng)用，其強(qiáng)塑積在20000 MPa.%以?xún)?nèi)，但由于其強(qiáng)塑積較低，碰撞安全性能較差，不能應(yīng)用在碰撞性能要求高的汽車(chē)中。以TWIP鋼為代表的第二代高強(qiáng)鋼，強(qiáng)塑積超過(guò)50000 MPa.%，但由于其高合金添加量、高成本，且制備工藝及使用技術(shù)復(fù)雜，目前在汽車(chē)用鋼中應(yīng)用不多。2003年美國(guó)Speer教授提出了一種熱處理工藝:淬火(Quenching) +碳配分(Partit1ning)，即Q&P工藝。Q&P熱處理鋼強(qiáng)塑積比第一代高強(qiáng)鋼高，合金元素添加量和制備工藝比第二代高強(qiáng)鋼要求低。鋼材的強(qiáng)度可以達(dá)到甚至超過(guò)1500 MPa，強(qiáng)塑積20000-40000 MPa.%，被稱(chēng)為第三代高強(qiáng)鋼。其具有成本低、制備工藝簡(jiǎn)單，力學(xué)性能好的特點(diǎn)，受到汽車(chē)制造業(yè)及學(xué)者的廣泛關(guān)注。但Q&P工藝處理鋼還尚處于研發(fā)階段，還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。寶鋼在2010年研發(fā)并小批量生產(chǎn)了第三代高強(qiáng)鋼QP980，基本滿(mǎn)足于外型相對(duì)復(fù)雜、強(qiáng)度要求高的車(chē)身骨架件和安全件，但其強(qiáng)塑積較低，約為20000 MPa.%。目前，Q&P處理鋼多為C-S1-Mn系鋼，碳含量一般在0.2-0.6 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)，較高的碳含量不僅提高強(qiáng)度，還可以增強(qiáng)配分效果，起到提高強(qiáng)塑積的作用，但這將會(huì)惡化焊接性能、降低耐大氣腐蝕能力、增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。因此，作為汽車(chē)用鋼的碳含量一般不超過(guò)0.2%。但碳含量又不能過(guò)低，否則將使碳配分效果受到一定限制，一方面使淬火后殘余奧氏體量減少，不利于塑性提高；另一方面使板條馬氏體中碳含量減少，降低板條馬氏體強(qiáng)度。這就導(dǎo)致目前商用C含量低于0.2%的Q&P處理鋼強(qiáng)塑積均低于30000MPa.%。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供。該方法采用預(yù)先Cu配分制備低碳硅錳系Q&P處理的高強(qiáng)鋼，并提高其殘余奧氏體含量和伸長(zhǎng)率。本專(zhuān)利技術(shù)的目的之一是提供一種含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼，所述含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:C:0.18-0.22%，Si:1.3-1.5%，Mn:1.3-1.8%，Cu:0.4-0.55%，N1:0.32-0.4%，P彡0.05%，S彡0.03%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。本專(zhuān)利技術(shù)所述含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼伸長(zhǎng)率為15~25%，強(qiáng)塑積可以達(dá)到28000~32000MPa.%。本專(zhuān)利技術(shù)所述含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼強(qiáng)的殘余奧氏體含量為5~10%。本專(zhuān)利技術(shù)所述化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:所述化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:C:0.18%，Si:1.5%，Mn:1.3%，Cu:0.55%，Ni:0.4%，P:0.04%，S:0.02%，余量為 Fe 及不可避免雜質(zhì)。本專(zhuān)利技術(shù)的另一目的是提供一種基于上述的含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，按如下步驟進(jìn)行: (1)根據(jù)如上所述的化學(xué)成分進(jìn)行冶煉，鑄造坯料鍛造成板坯； (2)將所述板坯進(jìn)行熱軋，得到終軋板； (3)雙相區(qū)保溫-奧氏體化-淬火-碳配分(I&Q&P)熱處理工藝:所述終軋板以10°C/s升溫至780~850°C，保溫300~1000s，然后快速加熱至950~1050°C，保溫時(shí)間180~300s，鹽浴淬火至350~430°C并保溫15~30s，隨后在450~480°C保溫，保溫時(shí)間為180~600s，最后再水淬至室溫。本專(zhuān)利技術(shù)所述步驟(2)中熱軋分為粗軋與精軋依次進(jìn)行；粗軋開(kāi)軋溫度1030~1080°C，粗軋道次變形量為25~45%，精軋總變形量為50~60%，終軋溫度為830~850°C，終乳板厚為5~7mm，然后經(jīng)冷乳至2~3mm0本專(zhuān)利技術(shù)所述步驟(2)中粗軋開(kāi)軋溫度1080°C，粗軋道次變形量為35%，精軋總變形量為55%，終軋溫度為840°C，終軋板厚為6mm，然后經(jīng)冷軋至2mm。本專(zhuān)利技術(shù)所述步驟(3)中所述終軋板以10°C /s升溫至800°C，保溫500s，然后快速加熱至9500C，保溫時(shí)間180s，鹽浴淬火至400°C并保溫20s，隨后在480°C保溫，保溫時(shí)間為600s，最后再水淬至室溫。本專(zhuān)利技術(shù)的設(shè)計(jì)思路為:本專(zhuān)利技術(shù)的目的是實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)塑積，并具備良好焊接性能的低碳高強(qiáng)C-S1-Mn系汽車(chē)用高強(qiáng)鋼制備的方法。高強(qiáng)鋼中的碳含量必須控制在較低的水平以保證良好的焊接性能，但這會(huì)影響碳配分效果和殘余奧氏體穩(wěn)定性，導(dǎo)致強(qiáng)塑積的降低。本專(zhuān)利技術(shù)為彌補(bǔ)低碳帶來(lái)的強(qiáng)塑積降低，采用合理的化學(xué)成分設(shè)計(jì)、發(fā)揮鋼中固有合金元素的作用，在充分發(fā)揮原有C配分的基礎(chǔ)上，提出了一種利用Cu元素配分制備碳硅錳系Q&P鋼的方法及工藝(I&Q&P熱處理工藝)，實(shí)現(xiàn)Cu、Mn的預(yù)配分處理，從而可實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)塑積、具備良好可焊性的汽車(chē)用低碳高強(qiáng)鋼的制備。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:1、本專(zhuān)利技術(shù)在維持Q&P處理鋼固有成分基礎(chǔ)上，添加少量的Cu，通過(guò)改進(jìn)Q&P處理工藝，實(shí)現(xiàn)Cu配分，提高殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)、改善力學(xué)性能，制備出強(qiáng)塑積高于30000 MPa.%的第三代高強(qiáng)鋼；2、Cu配分機(jī)制的引入，實(shí)現(xiàn)一次淬火前奧氏體中Cu元素選區(qū)分布，提高一次淬火后的未轉(zhuǎn)變奧氏體量，隨后C配分促使碳原子由馬氏體向這些奧氏體擴(kuò)散，從而二次淬火至室溫獲得更多殘余奧氏體，不但提高了鋼的強(qiáng)韌性、焊接、沖擊、耐腐蝕性能，還避免了大量添加Mn對(duì)冶煉、鑄造工藝的不利影響；3、該生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單易行，成本較低。【附圖說(shuō)明】: 附圖1是本專(zhuān)利技術(shù)Q&P和I&Q&P熱處理工藝示意圖； 附圖2是本專(zhuān)利技術(shù)含Cu低碳硅錳鋼經(jīng)I&Q&P工藝處理后室溫組織SEM像； 附圖3是本專(zhuān)利技術(shù)含Cu低碳硅錳鋼經(jīng)I&Q&P工藝處理后室溫組織Cu元素分布的EPMA像； 附圖4是本專(zhuān)利技術(shù)含Cu低碳硅錳鋼經(jīng)I&Q&P工藝處理后室溫組織Mn元素分布的EPMA像。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。實(shí)施例1 一種含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼，化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:C:0.18%，Si:1.5%，Mn:1.3%，Cu:0.55%,N1:0.4%，P:0.04%，S:0.02%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼伸長(zhǎng)率為25%，強(qiáng)塑積為31180MPa.% ;殘余奧氏體含量為10.2%。一種含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)方法，按如下步驟進(jìn)行: (1)根據(jù)上述化學(xué)成分進(jìn)行冶煉，鑄造坯料鍛造成板坯； (2)將所述板坯進(jìn)行熱軋，得到終軋板； 熱軋分為粗軋與精軋依次進(jìn)行；粗軋開(kāi)軋溫度1080°C，粗軋道次變形量為35%，精軋總變形量為55%，終軋溫度為840°C，終軋板厚為6mm，然后經(jīng)冷軋至2mm。(3) I&Q&P熱處理工藝:所述終軋板以10°C /s升溫至800°C，保溫500s，然后快速加熱至9500C，保溫時(shí)間180s，鹽浴淬火至400°C并保溫2本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼，其特征在于，所述含Cu低碳硅錳系高強(qiáng)鋼化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：C：0.18~0.22%，Si：1.3~1.5%，Mn：1.3~1.8%，Cu：0.4~0.55%，Ni：0.32~0.4%，P≤0.05%，S≤0.03%，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳連生，田亞強(qiáng)，鄭小平，宋進(jìn)英，魏英立，張宏軍，徐靜輝，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：華北理工大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：河北;13