[发明专利]一种低密度、高强韧汽车用钢板及制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其是涉及热轧低密度钢成分设计及制备工艺，用于制备低密度、高强韧性的汽车用钢板。

背景技术

降低能耗、减少环境污染以及节约有限资源是当今人们所面临的一个十分重要而紧迫的问题，减轻汽车自重是提高汽车的燃油经济性、节约能耗的重要措施之一。目前，国内外开发研究汽车轻量化项目，多开发高强或超高强钢板，通过降低使用钢板厚度降低汽车重量。

低密度、高强韧钢是采用合理的成分设计，该钢种具有一定的Mn、Al、C合金元素含量，获得奥氏体或奥氏体+铁素体双相组织，具有较高的强度、韧性、高的加工硬化率与无屈服现象；是一种具有高强韧性、成形性好的汽车用钢，较传统钢铁材料，其高强度、低密度特点具备更大的开发前景与优势。

目前开发的先进汽车用钢材料包括TRIP、TWIP钢以及开发的高锰、高铝钢，均保证了钢板的强韧性及抗冲击性能，但是考虑到目前钢铁生产成本及工艺可行性，及汽车用钢的焊接性能，逐步开发中锰高强钢，同时添加一定的轻质元素，有效降低钢板密度。通过控制合理的合金成分及生产工艺，控制钢中奥氏体组织含量及分布，可以获得更高强韧性的低密度汽车用钢。

发明内容

本发明的目的是通过控制中锰高强钢合理的合金成分及生产工艺，控制钢中奥氏体组织含量及分布，可以获得更高强韧性的低密度汽车用钢。

为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：

一种低密度、高强韧汽车用钢板，所述钢板按质量百分比的化学成分为：

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%；

余量为Fe及不可避免杂质。

所述汽车用钢板的密度为6.8~7.3g/cm³，减重7.0%~13.0%。

本发明还提出低密度、高强韧汽车用钢板的制备方法，包括步骤：

（1）根据所述的化学成分进行冶炼，铸造坯料并锻造成板坯；

（2）将板坯进行均匀化处理，加热板坯到1130~1170℃，保温2h；

（3）将板坯在二辊轧机进行多道次热轧变形；热轧开轧温度1030~1070℃，终轧温度850~900℃，经多道次轧制变形，累积变形量在80%~85%，轧后水冷，卷取温度200~250℃，空冷至室温；

（4）钢板热轧后的固溶处理，采用快速加热到固溶温度1000~1050℃，保温0.5~1h后直接水淬至室温。

所述的加热温度为1150~1160℃。

开轧温度为1040~1050℃，终轧温度为850~860℃，卷取温度为240~250℃。

所述固溶温度为1040~1050℃。

本发明具有以下优点：

（1）具有优良的综合力学性能，本发明固溶处理后钢板具有强度与塑性的良好组合，高强度、高断后伸长率。

（2）生产工艺简单，本发明制备钢板综合力学性能优异，采用热轧+固溶处理方案，无需进行冷轧工艺，生产工序短。

（3）相比DP钢、TRIP钢等汽车用结构用钢，本发明采用合理的合金元素配比，添加了Al等轻质元素，在保证钢板优良力学性能的基础上，降低钢板密度，减重效果明显。

（4）相比TWIP钢，本发明采用中锰钢成分设计，无需添加贵重合金，一方面降低实际工业生产成本与难度，同时降低钢板的碳当量，利于钢板进行后续生产与焊接组装。

附图说明

图1 是本发明汽车用钢板制备过程。

图2 是本发明的一种低密度、高强韧汽车用钢板热轧变形工艺示意图。

图3 是本发明固溶处理后钢板典型金相组织。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明的实施化学成分如表1所示：

表1实施例实测化学成分（质量分数%，余量为Fe）