一種Q＆P鋼板及其兩次配分製備方法與流程
2023-11-04 09:57:29 1
本發明屬於材料熱處理技術領域，特別涉及一種Q&P鋼板及其兩次配分製備方法。
背景技術：
近年來，隨著汽車輕量化，節能減排以及汽車安全性的需求，高強度鋼的研究和使用成為了當下技術人員研究的熱點。其中，第三代汽車用鋼中的Q&P得到了廣泛的關注，與傳統鋼材相比，Q&P鋼具有優異的強度和良好的塑性，作為汽車結構用鋼，得到了越來越多的關注。與傳統的淬火-回火(Q&T)工藝相比，Q&P工藝是將完全奧氏體化或者部分奧氏體化的鋼，淬火到馬氏體相變開始溫度(Ms)和馬氏體相變結束溫度(Mf)之間，此時馬氏體部分相變，組織中有一部分未轉變的奧氏體；隨後，在淬火溫度，或高於淬火溫度進行保溫配分，碳原子從過飽和的馬氏體中向未轉變的奧氏體中擴散，使得奧氏體足夠穩定，能夠穩定的保留到室溫，而不發生相變。隨著對Q&P鋼研究的逐步深入，發現如果想獲得較大量的殘餘奧氏體，需要相對較高的淬火溫度，而這樣的話，經過配分以後，組織中難免會有一部分不穩定的奧氏體轉變為馬氏體，或者以M/A島的形式存在於最後的組織中。如何共同優化Q&P工藝，從而提高室溫下穩定的奧氏體含量，並且讓奧氏體以更加穩定，更有利於變形的方式存在，仍然有很重要的探索價值。
技術實現要素：
本發明提供一種Q&P鋼板及其兩次配分製備方法，該製備方法的特徵為，在經歷過兩步Q&P淬火配分處理後，在隨後的水淬冷卻過程中，通過控制終冷溫度，來控制不穩定的奧氏體發生馬氏體轉變的量，從而增加二次回火(配分)處理，在回火過程中通過碳配分來穩定更大體積分數和碳含量的奧氏體的Q&P鋼，及其熱處理方法。本發明的Q&P鋼板，成分按重量百分比為：C：0.15～0.28％，Mn：1.0～3.5％，Si+Al：0.9～2.5％，餘量的Fe和不可避免的雜質；鋼板厚度為1.2～1.8mm。本發明的Q&P鋼板，其抗拉強度≥1200MPa，延伸率≥20％，強塑積≥25000MPa。本發明的Q&P鋼板，其微觀組織為馬氏體，殘餘奧氏體和貝氏體；室溫條件下，殘餘奧氏體的體積分數為8～22％。本發明的Q&P鋼板的兩次配分製備方法，包括如下步驟：步驟1，完全奧氏體化：按Q&P鋼板的成分，配料製得厚度為1.2～1.8mm的普通Q&P鋼板，在850～950℃，保溫100～1000s，製得完全奧氏體化的Q&P鋼板；步驟2，奧氏體發生部分馬氏體相變：將完全奧氏體化的Q&P鋼板，以30～100℃/s的冷卻速度，淬火到280～330℃；步驟3，一次配分過程：(1)將淬火後的Q&P鋼板，升溫至350～450℃，保溫30～600s；(2)一次配分後的鋼板，以30～100℃/s的冷卻速度，水淬到20～80℃；步驟4，二次配分過程：(1)將水淬後的鋼板，在升溫至350～450℃，保溫30～600s；(2)二次配分後的鋼板，淬火到室溫，製得Q&P鋼板。所述步驟1中，普通Q&P鋼板的製備，包括以下步驟：(1)熔煉：按Q&P鋼板成分配料，精煉和連鑄製得截面尺寸厚度為50～80mmQ&P鋼坯；(2)熱軋：將鋼坯在1150～1250℃，保溫60～180min；熱軋5～8道次，製得厚度為3～5mm的熱軋板；(3)冷軋：將熱軋板酸洗，去除表面的氧化鐵皮；進行3～5道次冷軋，製得厚度為1.2～1.8mm的冷軋板，即為普通Q&P鋼板。經過所述步驟1的工藝，Q&P鋼板完全奧氏體化，並且成分均勻分布。經所述步驟2的工藝，製得鋼板的在280～330℃之間奧氏體的體積百分比為15～50％；30～100℃/s的冷卻速度是保證在發生馬氏體相變前不發生其他相變的臨界冷速；步驟2的工藝條件，保證的完全奧氏體化的Q&P鋼板，在生成馬氏體前，不發生其他相變；為隨後的配分過程中，通過工藝調配，獲得更大體積分數的穩定奧氏體做好了前期準備。所述步驟3(1)，配分溫度越高，碳元素的擴散越快，配分完成的越快，所需要的保溫時間越短。經所述步驟3，淬火後的Q&P鋼板經過一次配分後，不穩定的奧氏體發生部分馬氏體相變，再通過控制淬火溫度，來控制馬氏體相變分數。所述步驟4(1)，配分溫度越高，配分完成的越快，所需要的保溫時間越短，在這個過程中，原本不穩定的奧氏體，通過二次配分，變得更加穩定，同時，奧氏體中的碳含量，進一步增加，並且，這部分奧氏體由於經過了二次馬氏體相變，尺寸更小，穩定性更高。所述步驟3和步驟4，是屬於通過控制一次配分後的部分馬氏體相變，並配合二次配分過程，來穩定奧氏體，同時減小奧氏體尺寸，提高奧氏體中碳含量。本發明的Q&P鋼板，經過兩次配分之後，最終組織中有8％至22％體積分數的殘餘奧氏體，並且主要以馬氏體為主，並有部分熱處理過程中不可避免生產的貝氏體組織；相對於常規工藝的Q&P鋼，片狀殘餘奧氏體含量增加，並且殘餘奧氏體中的碳含量增加。本發明Q&P鋼板的化學成分(以重量％計)限定的原因如下：C：0.15％至0.28％碳可以通過間隙固溶強烈提高鋼的強度，並且碳含量的升高會強烈降低Ac3，從而降低加熱溫度節約能源，且碳是最重要的間隙固溶強化元素，為此碳含量的下限為0.15％。但是過高的碳含量對鋼的焊接性能、力學性能及耐蝕性能影響很大，而且可能會引起板材強度過高而韌性下降。為此碳的上限設為0.28％。優選值為0.18～0.25％。Mn：1.0％至3.5％錳是良好的脫氧劑和脫硫劑。錳是奧氏體穩定元素，能擴大奧氏體區域，降低Ac3溫度。錳具有優良的抑制奧氏體向鐵素體轉變而提高鋼的淬透性的作用。為了降低熱處理時的加熱溫度，把錳的下限定為1.0％，過高的錳的添加會導致成本增加，因此錳的上限設為3.5％。且其成本較錳高，因此限定其上限為5％。Mn的優選值為：1.2～...