[发明专利]生产奥氏体钢方法

说明书

本发明涉及生产在耐受延迟开裂方面优异的奥氏体钢片材的方法。

鉴于燃料经济性和碰撞情况下的安全性，在汽车工业中越来越多地使用高强度钢。这就需要使用结合有高拉伸强度和高延展性的结构材料。奥氏体合金包含作为主要元素的铁、碳和高水平的锰，可以将其热轧或冷轧和且其具有可超过1000MPa的强度。这些钢的变形模式取决于堆垛层错能：对于足够高的堆垛层错能，观测到的机械变形的模式为孪晶，这将导致高的加工硬化性。通过充当对于位错传播的障碍，孪晶增加流动应力。然而，当堆垛层错能超过某一限度时，完美位错的滑移变为主要的变形机制，且加工硬化降低。众所周知，对延迟开裂的敏感性随着机械强度增加，特别是某些冷成型操作之后，这是因为高残余拉伸应力在变形后往往得到保持。与可能存在于金属中的原子氢结合，这些压力往往导致延迟开裂，即是说在变形本身后一定时间发生的开裂。氢可能逐渐因扩散到晶体晶格缺陷例如基体/夹杂物界面、孪晶界和晶界等而逐渐累计。正是在后者情形中，当在一段时间后达到临界浓度时，氢可变得有害。对于恒定的晶粒尺寸，达到临界水平所需的时间取决于移动氢的初始浓度、残余应力浓度场的强度和氢扩散的动力学。

在特别的情况下，可以在钢生产的一些阶段例如化学或电化学酸洗、特定气氛下的退火、电镀或热浸镀锌中引进少量的氢。使用的润滑油和脂的随后机加工操作也可能在这些物质于高温下分解后导致氢产生。

本发明的目的是提供一种生产在耐受延迟开裂方面优异的奥氏体钢片材的方法。

本发明的目的还是提供一种生产具有增加的屈服应力和优异的可焊性的奥氏体钢片材的方法。

本发明的再一目的是提供一种生产奥氏体钢片材的方法，该方法与用于这种类型钢的常规路线相比是能量有效和简单的。

通过提供一种生产在耐受延迟开裂方面优异的奥氏体钢片材的方法实现这些目的中的一个或多种，该方法包括

-铸造锭，或连铸板坯，或连铸薄板坯或带坯连铸带材，其组成以重量计包含：

-0.50%-0.80%C

-10-17%Mn

-至少1.0%Al

-最多0.5%Si

-最多0.020%S

-最多0.050%P

-50-200ppm N

-0.050-0.25%V

余量为铁和生产固有的不可避免的杂质；

-通过将所述锭，连铸板坯，或连铸薄板坯或带坯连铸带材热轧到所需的热轧厚度提供热轧带材。

-将该热轧带材冷轧到所需的最终厚度，

-在这样的过程中连续退火该冷轧带材：该过程包括以加热速率V_h加热该带材到退火温度T_a持续退火时间t_a，然后以冷却速率V_c进行冷却，其中T_a是750－850℃。

通过使用高铝含量，钢的SFE增加。降低SFE的元素如硅的任何不利影响被铝的添加所抵消。此外，铝降低了碳在奥氏体中的活性和扩散性，这减少了形成碳化物的驱动力。作为必要合金化添加剂而添加的钒，形成碳化物。如果钒碳化物的尺寸和分布是合适的和在此时，这些钒碳化物行充当氢吸收体（sink）。因此，增加的铝含量对于控制钒碳化物析出是重要的，因为它防止钒碳化物因降低的碳活性和扩散性（因铝的存在所致）而粗化。发明人发现，需要至少1.0%Al和0.050－0.25%的V来实现这一点。较低铝含量导致太粗的钒碳化物，从而使它们作为氢吸收体是低效的，和需要将钒的量控制在所述值之间以实现足够数量的小析出物。较高的V值导致析出物的早期形核，从而不可避免地使析出物粗化和变少，而低于0.050%V的值仅导致极少的析出物，即使它们足够细。退火处理是重要的，因为它控制钒碳化物的析出和引起冷变形的显微组织（由冷轧引起）再结晶，从而导致细晶粒组织。在优选实施方案中，硅含量是非常低的，即杂质级别。原则上，铝含量只受如下事实的限制：根据本发明的钢是奥氏体钢。在一个实施方案中，最大铝含量为5%。优选地，铝含量是至少1.25和/或最多3.5%、更优选至少1.5和/或最多2.5%。

在一个实施方案中，最大退火温度T_a是825℃或甚至800℃。在一个实施方案中，冷却速率V_c为10－100℃/s。优选的冷却速率是20－80℃/s。加热速率优选是3－60℃/s。退火时间T_a优选是15－300秒。