[发明专利]一种钒微合金化热轧相变诱导塑性钢及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金材料技术领域，具体涉及一种1000MPa级以上钒微合金化热轧相变诱导塑性钢及制备方法。

背景技术

随着地球温室效应的影响和二氧化碳排放量的日益增加，在提高安全性能的同时实现汽车轻量化成为汽车工业发展的主要趋势，高强钢和先进制造技术的广泛应用是解决此难题的有效方法。

相变诱导塑性钢虽然同时具备高强度和高塑性的优点，但其需要添加一定量的Si(1.5％左右)抑制渗碳体析出，以便于在室温下获得一定体积分数的残余奥氏体，然而高Si含量会导致钢板热轧时表面形成大量氧化物且这些氧化物在随后的酸洗过程中不能被轻松去除，其影响了相变诱导塑性钢的广泛应用。

高强相变诱导塑性钢可采用如下的手段提升其性能：/

(1)Al替代部分Si：Al与Si类似，均可抑制或者延迟渗碳体析出，因此使用Al代Si可改善表面质量，然而由于Al不能提供与Si相同的固溶强化作用，在降低了抗拉性能的同时还会显著提高Ms点，降低残奥的稳定性；

(2)增加C含量：将C含量增加到0.3～0.4％，可使相变诱导塑性钢的强度达到1000MPa以上，然而如此高的C含量会严重影响焊接性能，以及使热轧变得困难；

(3)增加马氏体含量：采用在最终组织中产生少量马氏体，可提高强度，但会损失了韧性和成型性。

利用成分及工艺的设计来提高综合性能，仍是高强TRIP钢发展的主要趋势。

发明内容

针对高强相变诱导塑性钢在发展过程中存在的诸多问题，本发明提供了一种1000MPa级以上钒微合金化热轧相变诱导塑性钢及制备方法，采用本发明的成分设计及制备方法，可以生产出具有良好表面质量和综合力学性能的1000MPa级以上热轧相变诱导塑性钢，其可以有效缓解汽车工业面临着环境保护和安全性的问题。该钢材除可用于制造高质量的汽车板、底盘部件、车门、冲击梁，还可以用于制造结构件、加强件、安全件等构件。

本发明提供的钢材的按质量百分比包括C：0.18～0.23％，Si≤0.50％，Mn：1.0～1.5％，V：0.16～0.20％，N：0.01～0.03％，P≤0.06％，S≤0.005％，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

优选的，所述热轧相变诱导塑性钢的轧制过程中，再结晶区开轧温度为1100～1150℃，累计压下率≥80％；未再结晶区开轧温度为900～950℃，累计压下率≥81％；所述轧制过程的终轧温度为800～840℃。

采用两阶段控制轧制，较大的累积压下率加之适当降低最后几个道次的轧制温度，一方面使得奥氏体晶粒被反复拉伸压扁，增加γ/α的界面长度，晶界区因为内吸附作用，可偏聚较多的碳，有利于粒状贝氏体中小岛的形成；另一方面，增加晶粒中的层错能，从而增加了自由能和固溶原子的扩散速率，而固溶原子扩散速率增加的进一步影响是使未相变的奥氏体中富含碳，从而增加其稳定性，有利于稳定残余奥氏体的保留，最终产品钢中残余奥氏体体积分数≥12.0％。

优选的，所述热轧相变诱导塑性钢的制备方法包括冷却过程，所述冷却过程包括：首先以20～30℃/s的冷速层流冷却至710～740℃，然后空冷至650～690℃，最后采用气雾冷却，以≥50℃/s的冷速冷却至380～420℃。

采用三段式冷却(层流冷却→空冷→气雾冷却)，并严格控制冷却速度和冷却温度，可使得最终微观组织形成多边形铁素体+岛状贝氏体+残余奥氏体三相复合组织，基体中弥散地分布着直径为2～5nm的细小V(C，N)析出粒子。根据有关的方法进行估算，其对材料强度的贡献＞200MPa。本发明的相变诱导塑性钢具备优良的综合性能，其抗拉强度≥1000MPa，断后延伸率≥22.0％，屈强比≤0.69，加工硬化指数≥0.22，扩孔率≥90％。

优选的，所述热轧相变诱导塑性钢中残余奥氏体体积分数≥12.0％，基体中弥散地分布着直径为2～5nm的细小V(C，N)析出粒子。

本发明还提供了一种钢材的制备方法，包括：

(1)钢锭加热至1200±10℃，锻造成厚度为100～220mm的板坯；

(2)将板坯加热到1200～1250℃，保温1～2h；

(3)轧制；

(4)冷却；