一種低密度、高強韌汽車用鋼板及製備工藝的製作方法
2023-06-14 20:44:26 1
一種低密度、高強韌汽車用鋼板及製備工藝的製作方法
【專利摘要】本發明屬於金屬材料領域，是一種低密度、高強韌、具有良好耐蝕性能的新型高強鋼板，具體涉及該種新型汽車用鋼成分設計及製備工藝。其特徵在於，所述汽車用鋼板的具體化學成分質量百分比：0.60%～0.70%C、0.30%～0.40%Si、10.0%～15.0%Mn、5.0%～10.0%Al、P＜0.005%、S＜0.003%，餘量為Fe及不可避免雜質。本發明的製備工藝步驟包括：根據所述的化學成分進行冶煉，鑄造坯料鍛造成鋼坯；鋼坯加熱到1130～1170℃保溫2h後進行多道次熱軋變形，開軋溫度1030～1070℃，終軋溫度850～900℃，累計變形量在80%～85%，卷取溫度200～250℃；熱軋後鋼板進一步固溶處理，在1000～1050℃保溫0.5～1h後水淬處理；為奧氏體+鐵素體雙相組織，獲得具有較低密度、高強韌的汽車用鋼板。
【專利說明】一種低密度、高強韌汽車用鋼板及製備工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬於金屬材料領域，尤其是涉及熱軋低密度鋼成分設計及製備工藝，用於製備低密度、高強韌性的汽車用鋼板。
【背景技術】
[0002]降低能耗、減少環境汙染以及節約有限資源是當今人們所面臨的一個十分重要而緊迫的問題，減輕汽車自重是提高汽車的燃油經濟性、節約能耗的重要措施之一。目前，國內外開發研究汽車輕量化項目，多開發高強或超高強鋼板，通過降低使用鋼板厚度降低汽
車重量。
[0003]低密度、高強韌鋼是採用合理的成分設計，該鋼種具有一定的Mn、Al、C合金元素含量，獲得奧氏體或奧氏體+鐵素體雙相組織，具有較高的強度、韌性、高的加工硬化率與無屈服現象；是一種具有高強韌性、成形性好的汽車用鋼，較傳統鋼鐵材料，其高強度、低密度特點具備更大的開發前景與優勢。
[0004]目前開發的先進汽車用鋼材料包括TRIP、TWIP鋼以及開發的高錳、高鋁鋼，均保證了鋼板的強韌性及抗衝擊性能，但是考慮到目前鋼鐵生產成本及工藝可行性，及汽車用鋼的焊接性能，逐步開發中錳高強鋼，同時添加一定的輕質元素，有效降低鋼板密度。通過控制合理的合金成分及生產工藝，控制鋼中奧氏體組織含量及分布，可以獲得更高強韌性的低密度汽車用鋼。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是通過控制中錳高強鋼合理的合金成分及生產工藝，控制鋼中奧氏體組織含量及分布，可以獲得更高強韌性的低密度汽車用鋼。
[0006]為了實現本發明的目的，提出以下技術方案:
一種低密度、高強韌汽車用鋼板，所述鋼板按質量百分比的化學成分為:
C 0.60%~0.70% ；
Si 0.309T0.40% ；
Mn 10.09T15.0% ；
Al 5.09T10.0% ；
P 0~0.005% ；
S 0~0.003% ；
餘量為Fe及不可避免雜質。
[0007] 所述汽車用鋼板的密度為6.8^7.3g/cm3,減重1.09^13.0%。
[0008]本發明還提出低密度、高強韌汽車用鋼板的製備方法，包括步驟:
(1)根據所述的化學成分進行冶煉，鑄造坯料並鍛造成板坯；
(2)將板坯進行均勻化處理，加熱板坯到113(T1170°C，保溫2h；
(3)將板坯在二輥軋機進行多道次熱軋變形；熱軋開軋溫度103(Tl070°C，終軋溫度850^900°C，經多道次軋制變形，累積變形量在80%~85%，軋後水冷，卷取溫度200°250°C，空
冷至室溫；
(4)鋼板熱軋後的固溶處理，採用快速加熱到固溶溫度1000°l050°C，保溫0.5~Ih後直
接水淬至室溫。
[0009]所述的加熱溫度為1150°ll60°C。
[0010]開軋溫度為1040°l050°C，終軋溫度為850°860°C，卷取溫度為240~250°C。
[0011]所述固溶溫度為1040°l050°C。
[0012]本發明具有以下優點:
(I)具有優良的綜合力學性能，本發明固溶處理後鋼板具有強度與塑性的良好組合，高強度、高斷後伸長率。
[0013](2)生產工藝簡單，本發明製備鋼板綜合力學性能優異，採用熱軋+固溶處理方案，無需進行冷軋工藝，生產工序短。
[0014](3)相比DP鋼、TRIP鋼等汽車用結構用鋼，本發明採用合理的合金元素配比，添加了 Al等輕質元素，在保證鋼板優良力學性能的基礎上，降低鋼板密度，減重效果明顯。
[0015](4)相比TWIP鋼，本發明採用中錳鋼成分設計，無需添加貴重合金，一方面降低實際工業生產成本與難度，同時降低鋼板的碳當量，利於鋼板進行後續生產與焊接組裝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明汽車用鋼板製備過程。
[0017]圖2是本發明的一種低密度、高強韌汽車用鋼板熱軋變形工藝示意圖。
[0018]圖3是本發明固溶處理後鋼板典型金相組織。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合附圖和具體實施例，對本發明進一步詳細說明。
[0020]本發明的實施化學成分如表1所示:
表1實施例實測化學成分(質量分數％，餘量為Fe)
【權利要求】
1.一種低密度、高強韌汽車用鋼板，其特徵在於，所述汽車用鋼板按質量百分比的化學成分為: C 0.60%~0.70% ；
Si 0.30%~0.40% ；
Mn 10.0%~15.0% ；
Al 5.0%~10.0% ； P 0~0.005% ； S 0~0.003% ； 餘量為Fe及不可避免雜質。
2.根據權利I所述的低密度、高強韌汽車用鋼板，其特徵在於，所述汽車用鋼板的密度為 6.8~7.3g/cm3，減重 7.0%~13.0%。
3.如權利I或2所述的低密度、高強韌汽車用鋼板的製備方法，其特徵在於包括步驟: (1)根據所述的化學成分進行冶煉，鑄造坯料並鍛造成板坯； (2)將板坯進行均勻化處理，加熱板坯到1130~1170°C，保溫2h； (3)將板坯在二輥軋機進行多道次熱軋變形；熱軋開軋溫度1030~l070°C，終軋溫度850^9000C，經多道次軋制變形，累積變形量在80%~85%，軋後水冷，卷取溫度200~250°C，空冷至室溫； (4)鋼板熱軋後的固溶處理，採用快速加熱到固溶溫度1000~l05(TC，保溫0.5~1h後直接水淬至室溫。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於:所述的加熱溫度為1150~1160°C。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於:開軋溫度為1040~l050°C，終軋溫度為850~860°C，卷取溫度為240~250°C。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於:固溶溫度為1040~1050°C。
【文檔編號】C21D8/02GK103667883SQ201310733453
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】宋仁伯, 楊富強, 彭世廣, 孫挺, 李亞萍, 徐楊 申請人:北京科技大學