釩和鈦復(fù)合添加的q&p鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于第三代汽車用鋼的Q&P鋼生產(chǎn)研究領(lǐng)域，特別是涉及一種具有節(jié)能、 高效的釩、鈦復(fù)合添加的Q&P鋼及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從19世紀(jì)80年代第一代汽車問世，尤其是從20世紀(jì)六七十年代以來，北美、日 本和西歐的汽車工業(yè)得到了飛速發(fā)展。汽車是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，對拉動國 民經(jīng)濟(jì)和保障就業(yè)等具有十分重要的作用。近年來，我國汽車產(chǎn)銷量逐年增加，2013年，我 國汽車產(chǎn)量2211. 68萬輛，銷量2198. 41萬輛；2014年，我國汽車產(chǎn)銷量雙雙突破2300萬 輛；2015年，汽車產(chǎn)銷量預(yù)計會繼續(xù)增長，達(dá)到2500萬輛。在過去的十年中，我國的汽車 產(chǎn)量從200萬輛增長至突破2300萬輛，連續(xù)7年保持25%左右的增速，若國家今后十年把 汽車市場年增速控制在8. 5%，到2020年我國汽車保有量將超過3億輛；如果年增速低至 5. 5%，預(yù)計2020年銷量約3000多萬輛，保有量將超過2. 6億輛。鑒于上述發(fā)展趨勢，汽車 行業(yè)的快速發(fā)展必然會帶動汽車用鋼新理論、新技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展及應(yīng)用。
[0003] 新型汽車用鋼不但可以通過高強(qiáng)化來達(dá)到汽車的輕量化，而且需要較高的塑性來 提高鋼的成形能力和汽車的碰撞安全性能。為了直觀而準(zhǔn)確地描述這種高強(qiáng)高塑性鋼材， 美國學(xué)者Krupitzer和Heimbuch率先提出了具有高強(qiáng)塑積性能（即抗拉強(qiáng)度Rm與塑性A 的乘積）的第3代汽車用鋼的概念，作為未來新型汽車鋼的研發(fā)方向。由于汽車用鋼量大 面廣而且技術(shù)含量高，高品質(zhì)汽車用鋼的發(fā)展水平也是一個國家整個鋼鐵研究和生產(chǎn)水平 的重要標(biāo)志。Q&P鋼為第三代汽車用鋼的代表，通過Q&P工藝，可以實(shí)現(xiàn)高的強(qiáng)度和塑性的 結(jié)合。Q&P鋼因優(yōu)異的強(qiáng)韌性的結(jié)合，并且不需要添加合金元素而有著廣闊的應(yīng)用前景。目 前對Q&P鋼的研究較多的是兩步法熱處理工藝，一步法工藝研究得較少。一步熱處理工藝 是較為簡單的生產(chǎn)工藝，也是更加高效和節(jié)能的熱處理過程，易于實(shí)現(xiàn)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。本文 通過實(shí)驗(yàn)，確定一步法工業(yè)生產(chǎn)的成分控制范圍，以及乳制和熱處理最佳工藝參數(shù)，
[0004] 在已公開的有關(guān)第三代汽車用Q&P鋼的專利中，中國專利申請 CN201310051807. 3,介紹了一種利用合金元素配分制備硅錳系Q&P鋼的方法，其采用合理 的化學(xué)成分設(shè)計、利用合金元素在雙相區(qū)配分作用機(jī)理，制備低碳高強(qiáng)Q&P鋼。中國專利 申請CN201310520580. 2,公開介紹了一種兩步法Q&P980鋼的熱處理工藝，其中抗拉強(qiáng)度達(dá) 到lOOOMPa，強(qiáng)塑積達(dá)到25GPa · %以上。以上兩個發(fā)明主要通過兩步法Q&P工藝進(jìn)行生 產(chǎn)，相比于一步法，耗能，效率低，而且兩步法生產(chǎn)無法滿足某些企業(yè)的熱處理生產(chǎn)線，而一 步法雖然塑性沒有兩步法高，但是其抗拉強(qiáng)度要比兩步法高200-400MPa，強(qiáng)塑積也能達(dá)到 20GPa· %以上的水平。本發(fā)明加入鈦和釩之后，使其強(qiáng)度更高，而塑性幾乎沒有減少。所 以本文的一步法Q&P工藝是具有節(jié)能、高效的制造方法。
[0005] 綜上所述，目前對于第三代汽車用Q&P鋼正處于發(fā)展階段，對于含鈦和釩的一步 法Q&P工藝在國內(nèi)外還未見報道。由于含鈦和釩的一步法Q&P工藝與兩步法在生產(chǎn)過程中 有較大差別，主要是淬火溫度較難控制。因此需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的研究，在冶金成分設(shè)計以及 工藝控制上采取新的設(shè)計和工藝路線，以低成本、低能耗和高效率生產(chǎn)符合性能要求的第 三代汽車用鋼，以滿足市場需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)成本低，時間短，效率高，節(jié) 能，且性能穩(wěn)定的銀和鈦復(fù)合添加的Q&P鋼及其制造方法。
[0007] 本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：釩和鈦復(fù)合添加的Q&P鋼，該Q&P鋼的主要成分及 重量百分比含量為：C 0· 17 ~0· 22%、Si L 3 ~L 6%、Mn L 5 ~2. 2%、P 彡 0· 010%、 S彡0.008%、V 0.03~0.07%、Ti 0.02~0.04%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0008] 本發(fā)明的另一目的是提供上述釩和鈦復(fù)合添加的Q&P鋼的制造方法，具體包括以 下步驟：
[0009] 1.配料：按照設(shè)計成分分別稱取各個原料，混合均勻，進(jìn)行熔煉鑄坯，得到板坯；
[0010] 步驟2.熱乳工藝：將步驟1制備的板坯從室溫加熱至1170~1220°C，保溫1. 5~ 2小時，在溫度為1150°C開乳，熱乳終乳溫度為890~920°C，在層流冷卻線上將熱乳后的板 坯空冷至780~820 °C時開始水冷，冷速控制在15-25 °C /s，冷至低于200 °C時開始卷取，使 熱乳板的組織為鐵素體+馬氏體+貝氏體，熱乳板厚3. 5-4. 5mm ;
[0011] 步驟3.冷乳工藝：將步驟2得到熱乳板經(jīng)過酸洗之后進(jìn)行冷乳，冷乳壓下率50~ 70%，冷乳板厚 I. 4-1. 7mm ;
[0012] 步驟4.連退工藝：將步驟3得到冷乳板以10°C /s從室溫加熱至780~820°C，保 溫時間為120~150s，以30~50°C /s冷卻至170~210°C，保溫100~150s，后冷卻至室 溫，即得到汽車用鋼。
[0013] C :是低碳鋼傳統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素，鋼的強(qiáng)度隨碳含量的增加而提高。在一步法 Q&P鋼的配分過程中，C從馬氏體向奧氏體中擴(kuò)散，起到穩(wěn)定奧氏體的作用，使鋼中的殘余 奧氏體增加，使鋼的強(qiáng)塑積提高。
[0014] Si :是鋼中的基本元素，在煉鋼過程中起脫氧作用，在Q&P鋼的配分過程中，Si起 到阻止?jié)B碳體的形成，使C在配分時不形成滲碳體而充分向奧氏體中擴(kuò)散。
[0015] Mn :作為低合金鋼的基本組成元素，Mn在鋼中起固溶強(qiáng)化的作用，在Q&P鋼中Mn 可以起到穩(wěn)定奧氏體的作用。
[0016] V :V可以提高鋼的淬透性，溶入鐵素體中具有強(qiáng)化作用，可以形成穩(wěn)定的碳化物， 細(xì)化晶粒，N可以加強(qiáng)V的作用。可以利用V的沉淀強(qiáng)化和Ti的晶粒細(xì)化相結(jié)合的方法獲 得更大的強(qiáng)化效果。
[0017] Ti :是微合金化元素，在鋼中加少量的Ti可以提高鋼的強(qiáng)度，起到沉淀強(qiáng)化及晶 粒細(xì)化的作用。其中TiN可有效阻止奧氏體晶粒在加熱過程中的長大，起到細(xì)化奧氏體晶 粒的作用，并能改善鋼的韌性。
[0018] 本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與二步法Q&P工藝及現(xiàn)有技術(shù)相比，具有 以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：
[0019] (1)本發(fā)明提供了一種可以在傳統(tǒng)連退工藝下生產(chǎn)的Q&P鋼及其制備方法，此方 法在連退時不需要經(jīng)過二次加熱配分過程，直接淬火至一定穩(wěn)定進(jìn)行保溫配分，僅通過適 當(dāng)?shù)某煞衷O(shè)計和工藝控制，使屈服強(qiáng)度達(dá)到550~650MPa，抗拉強(qiáng)度為1350~1450MPa，斷 后伸長率彡15. 0%，強(qiáng)塑積彡22. OGPa · % ;
[0020] (2)本發(fā)明制造出來的汽車鋼板組織類型為多邊形鐵素體、馬氏體和殘余奧氏體 組織，以及含有V、Ti的析出物，起到析出強(qiáng)化的作用，相比于二步法Q&P工藝，其生產(chǎn)出的 鋼板強(qiáng)度高，并具有一定的塑性，滿足汽車用鋼高強(qiáng)韌性的標(biāo)準(zhǔn)；
[0021] (3)本發(fā)明制造出來的鋼板生產(chǎn)成本低，時間短，效率高，節(jié)能，且性能穩(wěn)定，具有 優(yōu)良的強(qiáng)韌性匹配。通過成分及工藝調(diào)整，可以在某些不能生產(chǎn)二步法Q&P鋼的企業(yè)中推 廣一步法Q&P鋼，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)線向高性能、低成本、低能耗及高效率生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)變奠定 基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的釩和鈦復(fù)合添加的具有節(jié)能、高效的Q&P鋼的淬火溫度與性能的 關(guān)系圖。其中橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為抗拉強(qiáng)度和強(qiáng)塑積。
[0023] 圖2為本發(fā)明的釩和鈦復(fù)合添加的具有節(jié)能、高效的Q&P鋼的熱乳金相照片。