[发明专利]强塑积大于45 GPa·%的汽车用高强韧钢及制备方法

说明书

本发明涉及强塑积大于45 GPa·%的汽车用高强韧钢及制备方法，其化学成分按质量百分比为：C：0.40~0.60%，Mn：7.5~8.0%，Al：2.5~3.5%，Si：0.1~0.2%，P≤0.02%，S≤0.02%，余量为Fe及不可避免的杂质。其制造方法为：原料准备；冶炼；铸造；锻造；热轧；一次退火；冷轧；二次退火。本发明所述的汽车用高强韧钢的密度为6.83~6.94 g/cm³，抗拉强度在960~1052 MPa，强塑积大于45 GPa·%。具有强度与塑性的良好配合，极大地提高了钢的成形性和碰撞吸收能，合金成分简单，热处理方案易控，符合汽车轻量化发展要求，适于钢铁企业常规化、批量化生产。

技术领域

本发明属于高强塑积冷轧汽车用钢技术领域，具体涉及一种强塑积大于45GPa·％的汽车用高强韧钢及其制备方法。

背景技术

面对汽车保有量增加与资源紧缺、环境污染之间的矛盾，汽车工业在提高安全性、燃油经济性、耐用性和舒适性等方面的要求越来越苛刻，汽车轻量化逐渐发展成为一种必然趋势。将先进高强钢作为汽车车身结构件的制造材料，可以在保证结构件高安全性的同时大幅度降低零件质量，从而实现汽车的轻量化与节能减排。

实际上，汽车用先进高强度钢最早是上世纪70年代开始发展起来的。第一代汽车钢包括主要包含双相钢(DP)、马氏体钢(MART)、复相钢(CP)、IF钢、相变诱发塑性钢(TRIP)等钢种，但是15 GPa·％的强塑积水平无法满足新时代汽车轻量化的要求。第二代汽车钢强塑积可达60 GPa·％，如孪晶诱导塑性钢 (TWIP)、奥氏体不锈钢等，强塑积可达60GPa·％以上，但是其合金含量高、生产工艺控制困难，导致其成本较高，难以实现大规模工业生产。第三代汽车钢以高硬度的马氏体、纳米析出强化的铁素体或是超细晶的铁素体为基体，充分发挥残余奥氏体的TRIP效应和超细晶多相基体组织应力应变协调效应，强塑积在 30GPa·％以上，典型代表钢种包括中锰钢、TRIP钢等。目前，这种高强度、高成形性、高性价比的第三代汽车用钢引起了国内外学者的广泛关注。

专利申请号为201611262468.3的专利公开了一种高强塑积冷轧TRIP钢及其制备方法，经冶炼、热轧、冷轧、预淬火、退火等步骤，冷轧钢板的强塑积可达 25～33GPa·％。专利申请号为201610927995.5的专利公开C：0.1-0.3％，Si：0.3-3.5％，Mn：3.0-15.0％，Al：1.0-3.5％，V，Ti，Nb各≤0.2％成分体系的中锰钢经热轧、淬火+回火、冷轧、退火可以得到屈服强度590～970MPa，抗拉强度 980～1440MPa，总延伸率30～42％，强塑积40GPa·％以上的钢板。

综上所述，目前的的研究成果多依靠高含量的合金元素甚至稀土元素，或者复杂制备工艺来获得理想的高强塑积匹配，但是随着而来的焊接性和成本问题不可忽略。而本发明的实验用钢成分体系仅为Fe、Mn、Al、C等常规元素，成本较低，同时制备工艺简化为传统冷轧+退火，操作简单，得到抗拉强度960～1052 MPa，断后延伸率47.0～56.5％，强塑积45 GPa·％以上，最大达到59 GPa·％的高强韧汽车用钢。满足汽车轻量化发展趋势，具有重要的经济意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强塑积大于45 GPa·％的汽车用高强韧钢及其制备方法，通过合理配比合金元素，精确控制组织状态，优化热处理工艺，从而得到密度低、强度高、塑性优良且成形性良好的冷轧汽车钢板。其密度为6.83～6.94 g/cm³，抗拉强度在960～1052MPa，断后延伸率47.0～56.5％，强塑积可达45～59 GPa·％。

为实现上述目的，本发明设计了一种强塑积大于45 GPa·％的汽车用高强韧钢，化学成分质量百分比分别为：C：0.40～0.60％，Mn：7.5～8.5％，Al：2.5～3.5％， Si：0.1～0.2％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。