[发明专利]热轧轻质高强钢及其制备方法

说明书

本发明属于热轧板带生产技术领域，具体涉及热轧轻质高强钢及其制备方法。所要解决的技术问题是提供热轧轻质高强钢及其制备方法。该热轧轻质高强钢，其化学成分按重量百分比计包括：C：0.15～0.25％，Si：0.20～0.50％，Mn：4.5～5.3％，Als：2.5～3.5％，P≤0.020％，S≤0.010％，Nb：0.010～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明添加Al以改善钢密度，促进汽车用钢轻量化。该热轧轻质高强钢屈服强度850～970MPa，抗拉强度1250～1400MPa，伸长率A₈₀为8.0～11.0％。

技术领域

本发明属于热轧板带生产技术领域，具体涉及热轧轻质高强钢及其制备方法。

背景技术

在汽车及其他行业的生产过程中，经常需要使用轻量化的结构钢件，但这种轻量化钢件自身的强度并不能保证结构的刚度，因此，需要降低高强度钢材的密度来满足这些轻量化结构件的要求。

现有技术一般通过对钢中成分的种类和添加量进行调节或改变来获得所需的低密度钢材，从而满足不断发展的工业及制造业需求。其中，因为铝的密度低、延展性好、表面易形成氧化膜，因此，在高锰钢中加入铝成分，获得轻质Fe-Mn-Al-C钢，该钢具有低密度、良好的延展性和抗腐蚀性能等。且通过调整锰、铝金属的添加量，得到的材料具有良好的力学性能，从而能够保证在减少密度的同时，保留较好组织性能和机械性能。但是，目前对于材料内部各种成分的调整并没有一个确定的范围，很难确定高性能值的组分范围，另一方面钢的性能不仅取决于材料的成分，还取决于钢的制备工艺，因此，怎样取得一个合适的材料组分范围的同时，对该组分范围内的材料采取合理的制备工艺是需要研究的一个重要问题。

专利CN111926264A公开了一种低密度钢及其制造方法，该钢按重量百分比计的化学成分为：C 0.8～1.6％、Al 6.0～9.5％、Mn+Nb+V+Mo+Ti之和≤8％、以及余量的Fe和不可避免的杂质。该钢的制备工艺为：将热轧钢加热至Ac1以上，且低于临界温度点Ac3以下20～130℃区间，保温1～60min；冷却至临界温度点Ac1以下0～50℃，冷却速率为0.1～200℃/h，续冷却至室温。然而，该钢的C含量过高导致材料的焊性能较差，轧制工艺模糊不具参考性；且贵金属含量较高(Mn+Nb+V+Mo+Ti≤8％)使得合金成本高。

专利CN110438315A公开了一种改善Fe-Mn-Al-C系TRIP钢力学性能的热处理方法，该钢按重量百分比计的化学成分为：C 0.1～0.2％，Mn 12～15％，Al 2～3％，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢的制备工艺为：钢锭加热至1200～1230℃并保温2～2.5h后，将钢锭锻造为钢坯；锻造好的坯料放到加热炉中在1200～1250℃下保温2～2.5h，然后开始轧制，开轧温度为1150～1200℃，终轧温度为850～900℃以不低于100℃/h的冷速淬火至590～750℃之间，保温1～1.5h后，水淬至室温，工件的回火温度为200～220℃，并保温30～50min，随后空冷至室温。该钢热轧后快速冷却至590～750℃，后保温再淬火，整个工艺复杂，实现难度大。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明首先提供了热轧轻质高强钢，其化学成分按重量百分比计包括：C：0.15～0.25％，Si：0.20～0.50％，Mn：4.5～5.3％，Als：2.5～3.5％，P≤0.020％，S≤0.010％，Nb：0.010～0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选地，上述热轧轻质高强钢，其化学成分按重量百分比计包括：C：0.18～0.20％，Si：0.25～0.35％，Mn：4.8～5.2％，Als：2.8～3.2％，P≤0.015％，S≤0.010％，Nb：0.015～0.035％，余量为Fe及不可避免杂质。

其中，上述热轧轻质高强钢屈服强度为850～970MPa，抗拉强度为1250～1400MPa，伸长率A₈₀为8.0～11.0％。