[发明专利]淬火至贝氏体区获得Q＆P组织的热轧Fe-Mn-Al-C钢及制造方法

说明书

本发明属于钢铁合金材料技术领域，具体涉及一种淬火至贝氏体区获得QP组织的热轧Fe‑Mn‑Al‑C钢及制造方法。按重量百分比计，热轧Fe‑Mn‑Al‑C钢的化学成分按重量百分比为：0.22～0.25％C，2.8％～3.2％Mn，1.8～2.2％Al，余量为Fe。通过成分设计，控制相变动力学，实验钢冷却至Ms温度以上，随后缓慢冷却时避免充分的贝氏体相变，获得马氏体/贝氏体为基体的组织。实验钢在控制轧制后在线空冷至500‑550℃，随后炉冷至室温，最终获得少量铁素体、马氏体/贝氏体、残余奥氏体的复相QP组织，抗拉强度＞1050MPa，延伸率20％。从而，解决热轧QP钢低温淬火不易控制的难题。

技术领域

本发明属于钢铁合金材料技术领域，具体涉及一种淬火至贝氏体区获得QP组织的热轧Fe-Mn-Al-C钢及制造方法。

背景技术

随着能源、环境问题的日益突出，“低碳、环保、绿色”已成为时代发展的主题，给汽车工业的发展提出新的要求和挑战。目前，全球各个国家均提出在2020年及以后新的汽车二氧化碳排放指标，迫使汽车行业向新材料和新能源方向不断创新。在汽车用材料方面，轻量化和安全性两个追求的重要指标，先进高强钢的应用可以减薄材料，达到减重并保证保全性的目的，在未来具有可期的发展前景。

淬火-配分(QP)钢被誉为第三代最有潜力的汽车用高强钢，其工艺原理主要包括马氏体相变和碳配分过程，最终获得铁素体、马氏体和残余奥氏体组织，展现出良好的强塑性结合，强塑积超过20GPa.％。此外，该钢种具有较低的合金化设计，克服第二代先进高强度钢中的冶炼问题，如TWIP钢，具有较低的合金成本。

当前QP钢的研究工艺主要聚焦于冷轧、离线退火工艺，碳配分的实现依赖于在线快速升温和等温保温过程，增加电力消耗和设备占用时间。同时，由于连退线冷却能力的限制，为了保证材料的淬透性，通常进一步增加合金含量，造成研究工艺复杂，合金体系复杂、成本高等问题。近来年，热轧QP工艺得到关注，热轧QP工艺能实现在线淬火及配分，大幅度的简化传统生产方式。但是现有热轧QP研究严重依赖在线快速冷却并且低温淬火控制难，导致板形不良、组织性能不均匀等问题，制约其进一步工业化应用。因此，设计并开发新型热轧QP钢和易于控制的制备工艺极为迫切。

发明内容

针对现有热轧QP钢研究中存在的不足，本发明目的是提供一种淬火至贝氏体区获得QP组织的热轧Fe-Mn-Al-C钢及制造方法，通过成分设计来控制高温贝氏体相变，使得大量大块的未转变奥氏体保留，并在后续冷却中发生马氏体相变和碳配分耦合效应，实现高温冷却(淬火或空冷)获得QP组织，解决低温淬火温度难控制的问题。

本发明的技术方案是：

一种淬火至贝氏体区获得QP组织的热轧Fe-Mn-Al-C钢，按重量百分比计，化学成分为：0.22～0.25％C，2.8％～3.2％Mn，1.8～2.2％Al，余量为Fe。

所述的淬火至贝氏体区获得QP组织的热轧Fe-Mn-Al-C钢的制造方法，按以下步骤进行：

1)冶炼、铸造

按化学成分转炉或电炉冶炼+真空炉精炼，铸造成铸坯或锭；

2)加热、热轧

将铸坯或锭加热至1190～1210℃，保温1～1.5h，粗轧开轧温度在1170～1190℃，粗轧为2～3个道次，累计变形量为50～70％得到中间坯；待中间坯温度降低降至920～930℃时进行4～6道次精轧，终轧温度在880-900℃，累计变形量为75～90％；

3)在线冷却及配分

精轧后的轧件从880～900℃空冷却至500～550℃，随后置于电阻炉内进行随炉冷却至室温。