屈強(qiáng)比≤0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼及生產(chǎn)方法
【專利摘要】屈強(qiáng)比≤0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼，其組分及wt%為：C：0.11~0.25%，Mn：15.5~17.5%，Mo：0.030~0.050%，Co：0.005~0.02%，B：0.005~0.009%，N：0.009~0.011%，La+Ce+Nd：0.011~0.025%；生產(chǎn)步驟：鐵水脫硫；轉(zhuǎn)爐冶煉；RH真空處理；連鑄；熱軋，終軋溫度在755~790℃；冷軋，其壓下率在51~54%；連續(xù)退火。本發(fā)明解決了現(xiàn)有同級別高強(qiáng)鋼延伸率低、屈強(qiáng)比高和焊接性能不好的問題，避免了延遲斷裂現(xiàn)象發(fā)生；其制造的汽車防撞部件優(yōu)于其它冷軋高強(qiáng)鋼的成形性、焊接性能以及能量吸收性能，大大增加了產(chǎn)品的使用安全性和減重節(jié)能性；采用了B、Mo、Co、N，實(shí)現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化，保證了低屈強(qiáng)比和耐熱性、耐腐蝕性；鋼板還具有雙重效應(yīng)和低屈強(qiáng)比，保證了材料良好的成形加工能力和承載性以及抗斷裂性。
【專利說明】屈強(qiáng)比< 0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷軋高強(qiáng)鋼及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種屈強(qiáng)比< 0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼及生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車尤其轎車輕量化技術(shù)不斷發(fā)展，其防撞部件和重要的橫梁縱梁輪罩地板等鋼材要求具有高強(qiáng)度和高塑性，并具有良好的成形性和良好的焊接性，馬氏體鋼在保證高強(qiáng)度的同時(shí)，其成形性能達(dá)不到要求，其碳當(dāng)量顯著提高，焊接性難以滿足要求。
[0003]經(jīng)檢索，中國專利申請?zhí)枮镃N201210012636.9的文獻(xiàn)，公開了一種低成本大膨脹率膨脹管用TWIP鋼及鋼管制備方法，其性能雖達(dá)到要求，但屬于熱軋鋼板，是用于管道鋼。而汽車尤其是轎車結(jié)構(gòu)件多用冷軋或鍍鋅產(chǎn)品，厚度在0.6^2.0mm，熱軋鋼無法達(dá)到該厚度要求，且其具有單一的TWIP效應(yīng)，成本會大幅增加，而且，其單一奧氏體勢必需要錳含量在20以上才能實(shí)現(xiàn)，并且同時(shí)需要含有很高的碳含量以及高的硅和鋁含量。這樣，給冶煉帶來很大難度，錳含量太高難以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)，同時(shí)，高硅或者高鋁會造成結(jié)晶器水口堵塞以及鑄坯會產(chǎn)生裂紋。
[0004]本發(fā)明為解決這些問題，采用特殊的成分設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝，成品屬于冷軋退火鋼或者在冷軋材基礎(chǔ)上進(jìn)行鍍鋅，實(shí)現(xiàn)具有TRIP/TWIP雙重效應(yīng)的綜合性能優(yōu)異的高強(qiáng)鋼，具有抗延遲斷裂性，滿足汽車尤其是轎車結(jié)構(gòu)件、防撞部件的制造要求，也可用于管線、船舶、工程機(jī)械、軍工產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的存在的不足，滿足環(huán)境保護(hù)、能源、安全等形勢的需求，提供一種減重節(jié)能，屈服強(qiáng)度在35(T400MPa、抗拉強(qiáng)度不低于800MPa、延伸率> 58%，應(yīng)變硬化指數(shù)> 0.460，且具有良好的抗延遲斷裂性、良好的疲勞性能和良好耐低溫脆性的屈強(qiáng)比(0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼及生產(chǎn)方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)上述目的的措施:
屈強(qiáng)比< 0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.11~0.25%, Mn:15.5~17.5%, Mo:0.030~0.050%, Co:0.005~0.02%, B:0.005~0.009%, N:0.009~0.011%，La+Ce+Nd:0.011~0.025%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其屈服強(qiáng)度在350~400MPa、抗拉強(qiáng)度800MPa以上、延伸率≤ 58%，屈強(qiáng)比≤ 0.5，應(yīng)變硬化指數(shù)≤ 0.460，微觀組織結(jié)構(gòu)為:奧氏體及孿晶亞結(jié)構(gòu)或者奧氏體+馬氏體或者奧氏體+馬氏體還核。
[0007]生產(chǎn)屈強(qiáng)比< 0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼的方法，其步驟:
(1)鐵水脫硫:控制出站S^ 0.005% ；
(2)轉(zhuǎn)爐冶煉:爐渣堿度2.5^4.5 ;轉(zhuǎn)爐冶煉后攪時(shí)間f 3min ;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)采用高拉補(bǔ)吹工藝，補(bǔ)吹不超過2次；出鋼時(shí)間:3~10min;脫氧和合金化在鋼包內(nèi)進(jìn)行:出鋼至I / 3時(shí)，加入合金元素；轉(zhuǎn)爐出鋼采·用S1、Ca、Al復(fù)合脫氧，Si按照0.7^1.3公斤/噸鋼加入，Ca按照1.6^2.4公斤/噸鋼加入，Al按照0.3^0.7公斤/噸鋼加入；頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐底采用透氣磚為6塊，每塊透氣磚通氣量不超過120mVh ;復(fù)吹強(qiáng)度不低于0.040m3/min.噸鋼，溶解氧在0.005~0.006% ;并進(jìn)入中包，控制其過熱度在15~25°C ；
(3)在RH真空爐進(jìn)行真空處理:真空度≤lOOPa，真空處理時(shí)間不低于15min，鋼水H^l.5ppm ；
(4)進(jìn)行連鑄:控制結(jié)晶器液面高度在80±3mm，控制連鑄機(jī)第二冷卻段配水在0.6~
0.85升/公斤鋼；
(5)對鑄坯進(jìn)行加熱，加熱溫度控制在113(Tll50°C；
(6)進(jìn)行熱軋，控制終軋溫度在755~790°C；
(7)進(jìn)行冷軋，壓下率控制在51飛4%；
(8)連續(xù)退火溫度不低于800°C;以不低于40°C /s的冷卻速度進(jìn)行冷卻。
[0008]其特征在于:所生產(chǎn)的冷軋板進(jìn)行熱鍍鋅時(shí)，控制熱鍍鋅退火段溫度不低于8000C，露點(diǎn)控制在-42'45°C，帶鋼入鋅鍋溫度在483~495°C，控制鋅液溫度不低于460°C。
[0009]本發(fā)明中各元素的作用
C元素可以穩(wěn)定奧氏體組織，可以利用固溶體硬化強(qiáng)化基體。C在奧氏體中的固溶度比在鐵素體中高的多，為此，本發(fā)明采用了一定的C含量。C含量過低，強(qiáng)度難以保證；C含量過高，塑性和沖擊疲勞性能會降低，為此，本發(fā)明C含量控制在0.11~0.25%范圍內(nèi)。
[0010]Mn含量能夠保持鋼板組織為奧氏體，奧氏體鋼的力學(xué)性能主要取決于堆垛層錯(cuò)能，在給定的變形條件下，堆垛層錯(cuò)能只取決于化學(xué)成分。堆垛層錯(cuò)能決定著主要的變形機(jī)制類型，如滑移、交滑移、不全位錯(cuò)的滑移、孿生變形或應(yīng)變引起的馬氏體轉(zhuǎn)化。形變時(shí)一般先發(fā)生滑移，當(dāng)滑移受阻礙時(shí)，使金屬塑性變形抗力增加，應(yīng)力集中達(dá)到孿生的臨界切應(yīng)力，發(fā)生孿生。當(dāng)晶體在切應(yīng)力的作用下發(fā)生了孿生變形時(shí)，晶體的一部分沿一定的孿生面和孿生方向相對于另一部分晶體作均勻的切變，晶體的點(diǎn)陣類型不發(fā)生變化，但它使均勻切變區(qū)中的晶體取向發(fā)生變更，變?yōu)榕c未切變區(qū)晶體成鏡面對稱的取向。在變形的后期孿晶誘導(dǎo)塑性效應(yīng)起到了至關(guān)重要的作用，使本發(fā)明材料獲得高強(qiáng)度的同時(shí)具有高塑性，在零部件加工過程中發(fā)生少量不穩(wěn)定奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變或者轉(zhuǎn)變文馬氏體坯核ε相。Mn含量過低，難以保證奧氏體結(jié)構(gòu)，也就難以保證高塑性；Mn含量過高增加材料成本和生產(chǎn)難度增加，同時(shí)，易形成帶狀組織，為此，本發(fā)明Mn含量控制在15.5%~17.5%范圍內(nèi)。
[0011]Mo顯著提高強(qiáng)度，同時(shí)可細(xì)化晶粒。含量過低難以達(dá)到細(xì)化晶粒作用，含量過高會提高屈強(qiáng)比，同時(shí)增加成本。為此，本發(fā)明Mo含量控制在0.030-0.050%范圍內(nèi)。
[0012]Co顯著增加鋼的耐熱性和耐腐蝕性，含量低，效果難以滿足，含量高增加成本。為此，本發(fā)明Co含量控制在0.005、.02%范圍內(nèi)。
[0013]B可使屈服強(qiáng)度降低和抗拉強(qiáng)度提高，最終降低屈強(qiáng)比。含量低效果不明顯，含量高，提高成本和生產(chǎn)難度。為此，本發(fā)明B含量控制在0.005、.009%范圍內(nèi)。
[0014]N可以促使微合金元素固定并在合適的生產(chǎn)工藝下，達(dá)到析出強(qiáng)化。太低，難以滿足析出物的大小和分布密度，太高易帶來裂紋等不利現(xiàn)象發(fā)生。為此，本發(fā)明N含量控制在
0.009~0.011%范圍內(nèi)。
[0015]La+Ce+Nd:可起到抗延遲斷裂效果，含量太低，難以保證抗延遲斷裂，太高增加冶煉難度和生產(chǎn)成本。為此，本發(fā)明將La+Ce+Nd含量控制在0.Ο11~Ο.025%范圍內(nèi)。[0016]本發(fā)明解決了現(xiàn)有同級別高強(qiáng)鋼如雙相鋼和TRIP鋼延伸率低、屈強(qiáng)比高和焊接性能不好的問題，且避免了延遲斷裂現(xiàn)象發(fā)生。鋼板具有低屈強(qiáng)比、高的伸長率、高的應(yīng)變硬化指數(shù)以及良好的點(diǎn)焊性，本發(fā)明材料制造的汽車防撞部件優(yōu)于其它冷軋高強(qiáng)鋼的成形性、強(qiáng)度、焊接性能以及良好的能量吸收性能，大大增加了所制造產(chǎn)品的使用安全性和減重節(jié)能性；并在成分上采用B、Mo、Co、N微合金化元素，實(shí)現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化，同時(shí)保證了低屈強(qiáng)比和耐熱性、耐腐蝕性；由于鋼板還具有雙重效應(yīng)和低屈強(qiáng)比，保證了材料良好的成形加工能力和承載性以及抗斷裂性；在保證基本力學(xué)性能的同時(shí)，具有良好的焊接性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖為本發(fā)明的金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對本發(fā)明予以詳細(xì)描述:
表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的主要工藝參數(shù)列表；
表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例性能檢測情況列表。
[0019]本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn):
(1)鐵水脫硫:控制出站S^ 0.005% ；
(2)轉(zhuǎn)爐冶煉:爐渣堿度2.5^4.5 ;轉(zhuǎn)爐冶煉后攪時(shí)間f 3min ;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)采用常規(guī)高拉補(bǔ)吹工藝，補(bǔ)吹不超過2次；出鋼時(shí)間:3~10min ;脫氧和合金化在鋼包內(nèi)進(jìn)行:出鋼至I /3時(shí)，加入合金元素；轉(zhuǎn)爐出鋼采用S1、Ca、Al復(fù)合脫氧，Si按照0.7^1.3公斤/噸鋼加入，Ca按照1.6^2.4公斤/噸鋼加入，Al按照0.3^0.7公斤/噸鋼加入；頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐底采用透氣磚為6塊，每塊透氣磚通氣量不超過120mVh ;復(fù)吹強(qiáng)度不低于0.040m3/min.噸鋼，溶解氧在0.005^0.006% ;并進(jìn)入中包，控制其過熱度在15~25°C ；
(3)在RH真空爐進(jìn)行真空處理:真空度≤lOOPa，真空處理時(shí)間不低于15min，鋼水H^l.5ppm ；
(4)進(jìn)行連鑄:控制結(jié)晶器液面高度在80±3mm，控制連鑄機(jī)第二冷卻段配水在0.6~
0.85升/公斤鋼；
(5)對鑄坯進(jìn)行加熱，加熱溫度控制在113(Tll50°C；
(6)進(jìn)行熱軋，控制終軋溫度在755~790°C；
(7)進(jìn)行冷軋，壓下率控制在51飛4%；
(8)連續(xù)退火溫度不低于800°C;以不低于40°C /s的冷卻速度進(jìn)行冷卻。
[0020]其特征在于:所生產(chǎn)的冷軋板進(jìn)行熱鍍鋅時(shí)，控制熱鍍鋅退火段溫度不低于8000C，露點(diǎn)控制在-42'45°C，帶鋼入鋅鍋溫度在483~495°C，控制鋅液溫度不低于460°C。
[0021]表1本發(fā)明各實(shí)施例及對比例基板化學(xué)成分，wt%
【權(quán)利要求】
1.屈強(qiáng)比<0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.11~0.25%, Mn:15.5~17.5%, Mo:0.030~0.050%, Co:0.005~0.02%, B:0.005~0.009%, N:0.009~0.011%, La+Ce+Nd:0.011~0.025%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其屈服強(qiáng)度在350~400MPa、抗拉強(qiáng)度800MPa以上、延伸率≥58%，屈強(qiáng)比≤0.5，應(yīng)變硬化指數(shù)≥0.460，微觀組織結(jié)構(gòu)為:奧氏體及孿晶亞結(jié)構(gòu)或者奧氏體+馬氏體或者奧氏體+馬氏體還核。
2.生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的屈強(qiáng)比<0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼的方法，其步驟: (1)鐵水脫硫:控制出站SS0.005% ； (2)轉(zhuǎn)爐冶煉:爐渣堿度2.5^4.5 ;轉(zhuǎn)爐冶煉后攪時(shí)間f 3min ;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)采用常規(guī)高拉補(bǔ)吹工藝，補(bǔ)吹不超過2次；出鋼時(shí)間:3~10min ;脫氧和合金化在鋼包內(nèi)進(jìn)行:出鋼至I /3時(shí)，加入合金元素；轉(zhuǎn)爐出鋼采用S1、Ca、Al復(fù)合脫氧，Si按照0.7^1.3公斤/噸鋼加入，Ca按照1.6^2.4公斤/噸鋼加入，Al按照0.3^0.7公斤/噸鋼加入；頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐底采用透氣磚為6塊，每塊透氣磚通氣量不超過120mVh ;復(fù)吹強(qiáng)度不低于0.040m3/min.噸鋼，溶解氧在0.005^0.006% ;并進(jìn)入中包，控制其過熱度在15~25°C ； (3)在RH真空爐進(jìn)行真空處理:真空度≤lOOPa，真空處理時(shí)間不低于15min，鋼水H^l.5ppm ； (4)進(jìn)行連鑄:控制結(jié)晶器液面高度在80±3mm，控制連鑄機(jī)第二冷卻段配水在0.6~0.85升/公斤鋼； (5)對鑄坯進(jìn)行加熱，加熱溫度控制在113(Tll50°C； (6)進(jìn)行熱軋，控制終軋溫度在755~790°C； (7)進(jìn)行冷軋，壓下率控制在51~54%； (8)連續(xù)退火溫度不低于800°C;以不低于40°C /s的冷卻速度進(jìn)行冷卻。
3.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)屈強(qiáng)比<0.5的具有抗延遲斷裂的高強(qiáng)鋼的方法，其特征在于:所生產(chǎn)的冷軋板進(jìn)行熱鍍鋅時(shí)，控制熱鍍鋅退火段溫度不低于800°C，露點(diǎn)控制在-42'45°C，帶鋼入鋅鍋溫度在483~495°C，控制鋅液溫度不低于460°C。
【文檔編號】C23C2/06GK103667893SQ201310649762
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】王立輝, 劉吉斌, 陳宇, 劉祥東, 彭志英, 張彥文 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司