低碳熱軋全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼及其製備方法
2023-12-09 20:54:16 1
專利名稱：低碳熱軋全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼及其製備方法
技術領域：
本技術涉及到一種低碳熱軋全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼及其製備方法，其主要涉及到製備一種超高強度，高擴孔率的熱軋單相鐵素體鋼，在低碳鋼中添加Ti和Mo元素能夠保證單相鐵素體鋼在具有良好的成形性能的條件下，具備超高的強度。
背景技術：
傳統的FMDP (鐵素體+馬氏體雙相鋼)中存在變形能力差異很大的兩相界面，在成形過程中易在開孔部位開裂，影響擴孔性。與馬氏體相比，作為第二相的貝氏體對凸緣拉伸性能和斷裂韌性都具有有利的影響，具有高的擴孔率，然而，延伸率卻較低。與其他多相組織如鐵素體+貝氏體等相比，單相鐵素體兼具良好的延伸性和極高的擴孔率，具有優異的成形性能。在保持鐵素體優異成形性能的基礎上，增加鐵素體鋼的強度，是現代高強度高擴孔鋼發展的一個重要方向。隨著納米科技的發展，納米材料在力學性能方面展現出高強度、高硬度和高韌性等獨特的優勢，將納米材料和納米技術應用到鋼鐵材料設計中，利用納米尺寸析出相的沉澱強化和阻止晶粒長大技術，在保持鐵素體優異成形性能的基礎上，有望大幅度提高結構鋼的強度和韌性。如臺灣國立大學楊哲人領導的課題組與中鋼集團合作開發的納米粒子析出熱軋超高強鋼以及日本JFE開發的NAN0HITEN鋼都是這種超高強度高擴孔率鐵素體基鋼。本發明通過向低碳單相鐵素體鋼中添加鈦和鑰元素，並在高溫終軋，水冷後高溫等溫卷取使得在鐵素體基體上析出大量納米尺寸的碳化物顆粒，從而在保證單相鐵素體具有良好成形性能的條件下，能夠獲得較高的強度。這樣就能獲得具有高擴孔率的低碳熱軋全鐵素體基超聞強鋼。
發明內容
本發明的目的在於利用納米尺寸碳化物析出強化的方法，生產一種具有良好成形性能的熱乳鐵素體超聞強鋼。為達到上述目的，本發明的技術方案是:
一種低碳熱軋全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼，其化學成分質量百分比為:
C 0.01 0.1% ；
Si 0.01 0.2% ；
Mn 0.1 0.4% ；
P < 0.01% ；
S < 0.01% ；
N < 0.01% ；
Ti 0.ΟΓΟ.2% ；
Mo 0.ΟΓΟ.2%。
本發明採用高溫均熱、高溫終軋和高溫卷取的製備方法，其包括如下步驟:
O一種低碳熱軋全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼，其化學成分質量比為:c%:0.01
0.1，Si%: 0.01 0.2，Mn%:0.1 0.4，P%:彡 0.01，S%:彡 0.01，N%:彡 0.01，Ti%:
0.ΟΓΟ.2，Μο%:0.ΟΓΟ.2。其餘為Fe和不可避免的雜質；按上述成分冶煉、鑄造和鍛壓成鋼還；
2)鋼坯經125(Tl300°C加熱，保溫I 2小時均熱後，在Ari以上高溫區終軋，終軋溫度在880°C 950°C，然後水冷，冷卻至600 700°C，冷速在3(T50°C /s，高溫卷取，卷取溫度在600°C 700°C，保溫f 2h後隨爐冷至室溫；
3)將步驟2)高溫加熱保溫後得到的鋼坯進行熱軋，熱軋壓下率在80% 90%之間，得到最終的熱軋產品，該產品廣泛應用於汽車座椅、汽車結構加強件等。進一步的:所述步驟2中鋼坯經高溫1250°C加熱，保溫1.5h以上，高溫終軋溫度為950°C ;卷取溫度為60(T620°C。當終軋溫度為950°C時，其組織為等軸的鐵素體，變形拉長的鐵素體無。利用高溫卷取析出大量納米尺寸碳化物是本發明在保證鐵素體鋼本身良好成形性的前提下，提高其強度的主要特徵。各元素的含量要求和作用:
C:C化物形成元素，與Ti和Mo元素在高溫等溫卷取時以(Ti，Mo) C的形式析出，起到強烈的析出強化作用。碳元素的含量不能過高，過高則會有珠光體生成以及碳化物的粗化，會使成形性變差。Si =Si是一種有效的固溶強化元素，當Si含量過高時，會加速碳化物的析出，使碳化物粗化，使成形性能變差。Mn:Mn是強固溶強化元素，當Mn含量過高時，會有偏析或硬質相形成，使成形性變差。P:P是固溶強化元素，當P含量過高時，會有偏析出現，使成形性變差。S:S是有害元素，S含量越低越好，當S含量較高時，會使成形性變差。N:N含量越低越好，當N含量較高時，會使氮化物粗化，使成形性變差。T1:Ti和C結合能夠形成細小的碳化物，起到強烈的析出強化的作用，在極大提高鋼的強度的同時，不會影響鋼的成形性。Mo =Mo在與Ti和C形成碳化物一起析出時，能夠抑制第二相碳化物粒子的長大，使得析出碳化物粒子更加細小，使析出強化的效果更加顯著。本發明的有益效果:
I) 具備優異的綜合力學性能。本發明涉及到的鋼種的抗拉強度為700-820MPa，延伸率在19%-24%，擴孔率在100%以上。由於C的質量分數為0.01% 0.1%，不特意添加Si，因此還具備良好的焊接性。2) 操作可行，設備簡單。本發明都採用常規的冶煉和軋鋼設備，而且熱軋工藝簡易可行，目前大部分工業生產線均能在現有的設備上進行生產。3) 應用前景廣泛。本發明製備出的高擴孔率熱軋鐵素體鋼在保證良好成形性能的同時，具有極高的強度，將其應用在汽 車底盤或懸架系統上，前景可觀。4) 其理想的化學成分配比，能使用傳統的熱軋工藝，最終的組織為全鐵素體的組織，珠光體組織基本上消失，成分合金中的碳基本上以納米級的第二相粒子形式析出。
:
圖1為熱處理工藝不意 圖2為應力應變曲線示意 圖3為納米尺寸碳化物析出形貌分布示意圖。
具體實施例方式根據表I所給出的化學成分，採用電磁感應爐真空熔煉，對鑄造的坯料鍛造成鋼坯，以進行後續工藝。圖1為熱處理工藝示意圖。表1為各成分的質量百分數
表1_
權利要求
1.一種低碳熱乳全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼，其化學質量百分比如下:C 0.0l 0.1% ；Si 0.01 0.2% ；Mn 0.1 2% ； P < 0.01% ； S < 0.01% ； N < 0.01% ；Ti 0.ΟΓΟ.2% ；Mo 0.ΟΓΟ.2%。
2.如權利要求1所述的一種低碳熱軋全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼的製備方法，其包括如下步驟: O一種低碳熱軋全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼，其化學成分質量比為:C%:0.01 0.l，Si%: 0.01 0 .2，Mn%:0.1 2，P%:彡 0.01，S%:彡 0.01, N%:彡 0.01，Ti%:0.θΓθ.2，Μο%:0.ΟΓΟ.2 ;其餘為Fe和不可避免的雜質；按上述成分冶煉、鑄造和鍛壓成鋼坯； 2)鋼坯經125(Tl300°C加熱，保溫I 2小時均熱後，在Ari以上高溫區終軋，終軋溫度在880°C 950°C，然後水冷，冷卻至600 700°C，冷速在3(T50°C /s，高溫卷取，卷取溫度在600°C 700°C，保溫f 2h後隨爐冷至室溫； 3)將步驟2)高溫加熱保溫後得到的鋼坯進行熱軋，熱軋壓下率在80% 90%之間；，得到最終的熱軋產品，該產品廣泛應用於汽車座椅、汽車結構加強件等。
3.如權利要求2所述的一種低碳熱軋全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼的製備方法，其特徵在於:所述步驟2中鋼坯經高溫1250°C加熱，保溫1.5h以上，高溫終軋溫度為950°C ；卷取溫度為60(T620°C。
全文摘要
本發明提供一種低碳熱軋全鐵素體基超高強超高擴孔率鋼及其製備方法。所述超高強超高擴孔率鋼的顯微組織是單相鐵素體基體組織上均勻分布著大量納米尺寸的第二相碳化物粒子，這種納米尺寸粒子具有強烈的析出強化作用，使得鋼在擁有單相鐵素體良好的延伸性和極高的擴孔率的同時，具有極高的強度。通過真空感應爐冶煉出符合設定成分控制範圍的鋼水並澆鑄成鑄坯。鑄坯經過鍛造和加熱後，再經過熱軋、水冷和卷取，製備出的這種納米粒子強化超高強鋼，最終性能滿足抗拉強度在700-800MPa，延伸率在19%-24%(A50標距)，擴孔率在100%以上。本發明生產工藝簡單，操作可行，可實現熱軋全鐵素體基超高強鋼用於汽車底盤和懸架系統的生產。
文檔編號C22C38/12GK103194675SQ20131011900
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月8日 優先權日2013年4月8日
發明者趙愛民, 黃耀, 汪小培, 趙徵志, 程俊業, 汪志剛, 何建國, 曹嘉利, 丁然, 李亮 申請人:北京科技大學