【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及金屬材料加工，具體涉及一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、與傳統(tǒng)燃油汽車相比較，新能源電動汽車更加關(guān)注續(xù)航里程、安全性及使用壽命，現(xiàn)有技術(shù)通常采用增加電池組電池容量的方法延長新能源電動汽車的續(xù)航里程，由于電池的能量密度有限，在增加電池容量的同時(shí)，電池組的重量也會隨之增加，導(dǎo)致新能源電動汽車的重量大于同級別的燃油汽車。以緊湊型suv為例，燃油汽車的重量約為1.4噸，而新能源電動汽車的重量超過1.7噸，其中，市售暢銷款新能源電動汽車的重量主要集中在2.2-2.4噸，比同級別的燃油汽車重300-500kg，過重的車身不僅會縮短新能源電動汽車的使用壽命，還會增加油耗，影響操控性能誘發(fā)安全隱患。新能源電動汽車相比燃油汽車更迫切需要輕量化。
2、實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑包括結(jié)構(gòu)輕量化、材料輕量化和制造輕量化。材料輕量化是實(shí)現(xiàn)汽車減重最直接的途徑。高強(qiáng)鋼相比較鋁合金、碳纖維等材料，具有強(qiáng)度高、制造工藝簡單、性價(jià)比高以及可加工性良好等特點(diǎn)，同時(shí)兼具安全性高和低碳環(huán)保的特點(diǎn)，是制造新能源電動汽車的重要材料。雙相鋼（dual-phase，簡稱dp鋼），是指由馬氏體、奧氏體或貝氏體與鐵素體基體兩相組織構(gòu)成的鋼。其中，鐵素體貝氏體雙相鋼不僅具有良好的沖壓成形性，還兼具優(yōu)異的延展性及擴(kuò)孔、折彎性能，目前抗拉強(qiáng)度在1280mpa級以上高強(qiáng)鋼多數(shù)為低屈強(qiáng)比鋼，鋼材的有效利用率低，不利于實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對1280mpa級以上高強(qiáng)鋼
2、第一方面，本專利技術(shù)提供一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼包括如下化學(xué)成分：c?0.18%-0.22%，si?1.2%-1.5%，mn?2.4%-2.8%，nb?0.04%-0.07%，cr?0.3%-0.6%，alt?0.8%-1.2%，p≤0.005%，s≤0.003%，n≤0.0035%，o≤0.005%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；
3、高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的屈強(qiáng)比為0.8-0.9，抗拉強(qiáng)度＞1280mpa，斷后伸長率＞20%，擴(kuò)孔率＞30%，強(qiáng)塑積＞26.5gpa·%。
4、進(jìn)一步的，以質(zhì)量百分比計(jì)，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的化學(xué)成分滿足如下關(guān)系：2.2%≤alt+si≤2.5%。鋁元素可細(xì)化晶粒，提高鋼材在塑性變形過程中吸收能量的能力。硅元素能夠提高鋼材的強(qiáng)度，當(dāng)硅含量較低時(shí)，能在對鋼材的塑性和韌性無明顯影響的前提下提高鋼材的強(qiáng)度，當(dāng)硅含量超過0.8wt%-1.0wt%時(shí)，在提高鋼材的強(qiáng)度的同時(shí)，鋼材的塑性會下降，特別是沖擊韌性顯著降低。本專利技術(shù)通過限定2.2%≤alt+si≤2.5%，利用鋁元素的含量將硅元素的含量限定在較低水平，在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)提高了鋼材的塑性。
5、進(jìn)一步的，以質(zhì)量百分比計(jì)，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的化學(xué)成分滿足如下關(guān)系：2.9%≤mn+cr≤3.2%。錳和鐵能夠形成固溶體，提高鋼材中鐵素體的硬度和強(qiáng)度。鉻能顯著提高鋼材的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)會降低鋼材的塑性和韌性。本專利技術(shù)將錳元素和鉻元素的質(zhì)量百分比之和限定為2.9%≤mn+cr≤3.2%，實(shí)現(xiàn)了對貝氏體反應(yīng)的控制，提高了鋼材的強(qiáng)度。
6、進(jìn)一步的，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的微觀組織包括晶界鐵素體和貝氏體，晶界鐵素體的體積百分比為15%-25%，貝氏體的體積百分比為75%-85%，晶界鐵素體的晶粒尺寸＜2μm，貝氏體的平均基準(zhǔn)單元尺寸＜5.5μm。本專利技術(shù)晶界鐵素體的體積百分比與貝氏體的體積百分比進(jìn)行調(diào)控，有利于促進(jìn)鋼材達(dá)到最佳的強(qiáng)度延性平衡；通過控制晶界鐵素體的晶粒尺寸＜2μm，貝氏體的平均基準(zhǔn)單元尺寸＜5.5μm，提高了鋼材的屈強(qiáng)比。
7、第二方面，本專利技術(shù)還提供一種高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的制備方法，包括如下步驟：
8、步驟一：鍛造，對鋼坯進(jìn)行初次加熱并保溫，然后進(jìn)行鍛造，得到鍛坯，其中，開鍛溫度≥1160℃，終鍛溫度≥950℃；
9、步驟二：均熱化處理，將鍛坯加熱至奧氏體化均熱溫度并保溫；
10、步驟三：軋制，開軋溫度為1160-1190℃，終軋溫度為900-930℃；
11、步驟四：冷卻與卷取，采用超快速冷卻模式，以75-85℃/s的冷卻速度冷卻至320-360℃后進(jìn)行卷取，卷取溫度≥320℃，卷取后得到熱軋鋼卷；
12、步驟五：平整和酸洗，熱軋鋼卷冷卻至室溫后進(jìn)行平整，平整延伸率為1.6%-2.0%；平整后對熱軋鋼卷進(jìn)行帶張力酸洗，得到酸洗鋼卷；
13、步驟六：罩式退火，罩式退火的溫度為340℃-380℃，罩式退火的時(shí)間為6-10h。
14、進(jìn)一步的，步驟一中，初次加熱的目標(biāo)溫度為1210℃±20℃，保溫時(shí)間為60-90min。
15、進(jìn)一步的，步驟二中，奧氏體化均熱溫度為1220℃±20℃，保溫時(shí)間為30-40min。將鍛坯加熱至奧氏體化均熱溫度并保溫有利于促進(jìn)微觀組織中的奧氏體均勻化。
16、進(jìn)一步的，步驟四中，熱軋鋼卷的厚度為2.0-6.0mm。本專利技術(shù)制備的熱軋鋼卷為減薄熱軋鋼卷，有利于降低能耗和輕量化生產(chǎn)。
17、進(jìn)一步的，步驟五中，冷卻的方式為空氣自然緩冷，帶張力酸洗使用的酸洗液為鹽酸。
18、進(jìn)一步的，步驟六中，罩式退火為單垛式退火。
19、本專利技術(shù)的有益效果在于：
20、本專利技術(shù)提供的具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼及其制備方法，通過調(diào)控鋼材中c、si、mn、nb、cr、al、p、s、n和o等元素的配比，并經(jīng)過合理的工藝制備得到的微觀組織包括15%-25%晶界鐵素體和75%-85%貝氏體，其中晶界鐵素體的晶粒尺寸＜2μm，貝氏體的平均基準(zhǔn)單元尺寸＜5.5μm。不同于鐵素體馬氏體雙相鋼的微孔長大聚集型斷裂，本專利技術(shù)制備得到的高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，在拉伸和擴(kuò)孔變形過程中，由于貝氏體晶內(nèi)無序分布著尺寸不同的島狀相組織，這些島狀相組織的亞晶界，可有效抑制微裂紋的擴(kuò)展。裂紋若要繼續(xù)擴(kuò)展，需偏轉(zhuǎn)方向，這顯著增加了裂紋擴(kuò)展路徑。而15%-25%晶界鐵素體可有效釋放和松弛局部應(yīng)力集中以及削弱或鈍化微裂紋尖端所承受的局部應(yīng)力集中。在宏觀上，呈現(xiàn)出具有優(yōu)良匹配的強(qiáng)塑性，在提高雙相鋼抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，提高了雙相鋼的斷后伸長率、擴(kuò)孔率和強(qiáng)塑積，本專利技術(shù)提供的雙相鋼具有高屈強(qiáng)比，鋼材的有效利用率高，有利于實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。
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1.?一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼包括如下化學(xué)成分：C?0.18%-0.22%，Si?1.2%-1.5%，Mn?2.4%-2.8%，Nb?0.04%-0.07%，Cr?0.3%-0.6%，Alt?0.8%-1.2%，P≤0.005%，S≤0.003%，N≤0.0035%，O≤0.005%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的化學(xué)成分滿足如下關(guān)系：2.2%≤Alt+Si≤2.5%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的化學(xué)成分滿足如下關(guān)系：2.9%≤Mn+Cr≤3.2%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，其特征在于，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的微觀組織包括晶界鐵素體和貝氏體，晶界鐵素體的體積百分比為15%-25%，貝氏體的體積百分比為75%-85%，晶界
5.一種如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟一中，初次加熱的目標(biāo)溫度為1210℃±20℃，保溫時(shí)間為60-90min。
7.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟二中，奧氏體化均熱溫度為1220℃±20℃，保溫時(shí)間為30-40min。
8.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟四中，熱軋鋼卷的厚度為2.0-6.0mm。
9.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟五中，冷卻的方式為空氣自然緩冷，帶張力酸洗使用的酸洗液為鹽酸。
10.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟六中，罩式退火為單垛式退火。
...【技術(shù)特征摘要】
1.?一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼包括如下化學(xué)成分：c?0.18%-0.22%，si?1.2%-1.5%，mn?2.4%-2.8%，nb?0.04%-0.07%，cr?0.3%-0.6%，alt?0.8%-1.2%，p≤0.005%，s≤0.003%，n≤0.0035%，o≤0.005%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的化學(xué)成分滿足如下關(guān)系：2.2%≤alt+si≤2.5%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼的化學(xué)成分滿足如下關(guān)系：2.9%≤mn+cr≤3.2%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有高強(qiáng)塑性的高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼，其特征在于，高屈強(qiáng)比型鐵素體貝氏體鋼...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：侯曉英，王國強(qiáng)，王業(yè)勤，康華偉，尹翠蘭，丁明凱，郝亮，劉萬春，王鵬，
申請(專利權(quán))人：山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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