[发明专利]一种高强度高塑性冷轧低碳钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种高强度高塑性冷轧低碳钢及其制备方法。

背景技术

由于汽车行业节能、环保和安全性的要求不断提高，许多机构致力于开发新一代轻质高强汽车用钢。强塑积是衡量汽车用钢性能的一个重要指标。第一代汽车用钢强塑积较低（≤20GPa%）；第二代汽车用钢则由于合金含量过高而导致成本过高，且工艺性能较差；因为存在这些不利条件使这两代汽车用钢在使用上存在隐患或受到限制。近年来，许多学者加大了对Q-P钢（低碳硅-锰系）的研究，此类钢由于强塑积较高（≥20GPa%）且合金元素总含量较低而被认定为理想的新一代汽车用钢。

典型的低碳硅锰系Q-P钢含有1.5%左右的锰，主要因为锰是奥氏体稳定元素，可以提高奥氏体稳定性，进而提高室温下钢中残余奥氏体含量；硅的含量在1.0~2.0%，硅的存在有利于抑制配分阶段（Partitioning）渗碳体的析出，从而提高奥氏体的碳含量，但硅含量过高会降低Q-P钢的表面质量和焊接性能。使钢板在热镀锌时锌层的湿润性变差，从而减弱了锌层和基板之间的结合能力。铝的作用与硅类似，且铝的添加不会恶化镀覆性能，因此铝可以作为硅的替代元素。微合金元素Nb的加入对晶粒细化、强化基体起着显著的作用，使工艺控制变得较容易，能够在韧性不明显下降的情况下进一步增加钢的强度。

生产Q-P钢典型的工艺路线主要分为热轧和冷轧热处理两种。近十年来，国内外学者的研究领域主要集中在冷轧Q-P钢的轧后热处理。常规的冷轧Q-P钢的热处理工艺分为三步：（1）完全奥氏体化退火；（2）淬火至马氏体转变开始温度（M_s）和结束温度（M_f）之间的某一温度，得到一定量的马氏体和未转变的奥氏体；（3）在淬火终点温度（或高于此温度）进行配分，使马氏体中的过饱和碳向奥氏体扩散，使残余奥氏体富碳稳定；但通常这种工艺得到的Q-P钢其强度非常高，但是塑性很差（≤15%），因此对于低碳硅锰系Q-P钢，其强塑积最高只能达到25GPa%，其性能还有待提高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高强度高塑性冷轧低碳钢及其制备方法，通过合理设计成分，经热轧-空冷-冷轧后，在Q-P处理之前添加完全奥氏体化淬火，制成高强度且高塑性的冷轧低碳钢。

本发明的高强度高塑性冷轧低碳钢的成分按重量百分比含C 0.15~0.20%，Si 1.3~1.5%，Mn 1.3~1.5%，A1 0.15~0.2%，Nb 0~0.05%，余量为Fe及不可避免杂质，屈服强度730~750MPa，抗拉强度990~1020MPa，强塑积30~31GPa%，延伸率30~31%。

上述的高强度高塑性冷轧低碳钢的组织为铁素体、板条马氏体以及残余奥氏体。

本发明的高强度高塑性冷轧低碳钢的制备方法按以下步骤进行：

1、冶炼并浇铸制成钢锭，其成分按重量百分比含C 0.15~0.20%，Si 1.3~1.5%，Mn 1.3~1.5%，Al 0.15~0.2%，Nb 0~0.05%，余量为Fe及不可避免杂质；

2、将钢锭加热至1200±10℃，保温至少2h，然后在950~1050℃范围内锻造成型获得钢坯；

3、将钢坯加热至1200±10℃，保温至少2h，然后进行热轧，开轧温度1150±10℃，终轧温度≥900℃，总压下率为70~90%，再空冷至室温，获得热轧板；

4、将热轧板酸洗去除氧化铁皮，然后进行冷轧，总压下率为60~80%，制成冷轧板；

5、去除冷轧板表面油污，然后加热至910±10℃保温3~5min，水冷至室温，完成淬火；

6、将淬火后的冷轧板置于850±10℃的熔盐盐浴中保温3~5min，然后置于220±10℃的混合盐浴中淬火至220±10℃，再置于400±10℃的混合盐浴中保温500~600s，取出后水冷至室温，获得高强度高塑性冷轧低碳钢。

上述方法中，酸洗是用重量浓度10%的盐酸溶液进行酸洗。

上述方法中的熔盐盐浴使用的熔盐为NaCl熔盐；混合盐浴使用的熔盐为KNO₃-NaNO₂混合熔盐，KNO₃的重量含量为45% ，NaNO₂的重量含量为55%。

上述方法中的去除冷轧板表面油污是先用丙酮进行清洗去除油污，然后用乙醇清洗表面，至冷轧板表面风干后备用。