[发明专利]一种经亚温退火处理的含钒超深冲双相钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及到一种经亚温退火处理的含钒超深冲双相钢的制备方法，主要通过合理的成分设计和热处理工艺优化制备一种高强超深冲双相钢，其核心热处理工艺为亚温退火加临界区连续退火。

背景技术

近些年来，高强及超高强双相钢（DP钢）发展迅猛，为汽车工业在减轻自重、节约能源方面做出了巨大贡献。在热处理型铁素体加马氏体双相钢中，目前590MPa级的延伸率能达到30%以上，而超高强级别的抗拉强度能达到1180MPa，延伸率超过12%。双相钢除了具有较好的强度和塑性配合外，它还具有连续屈服、低的屈强比和高初始加工硬化率等优异特点，因此被广泛应用于承受小变形的加强件、紧固件、保险杠和支架等。然而，传统双相钢的成型性能较差，难以满足对冲压性能要求较高的汽车零部件的生产。尽管目前对于该类汽车用钢多采用冲压成型性能优良的铝镇静钢(08Al)或无间隙原子钢(IF)，但是单一的铁素体相不能满足汽车用钢日益增加的减重要求，主要考虑到它们的冶炼难度以及强度的增加极限。因此开发超深冲双相钢对于扩大双相钢的使用范围，降低成本和节约能源都是非常有意义的。

Landford等人提出用塑性应变比(r) 来衡量材料的深冲性能，该方法一直沿用至今，传统双相钢的r值一般在0.8～1.1，而08Al与IF钢的r值基本都超过了1.2，甚至能达到2.0以上。相关研究认为{111}晶面与{100}晶面的织构密度的比值(I_{111}//RD/I_{100}//RD)与r值的高低存在近似线性关系，该比值越大，r值越高。这是因为<111>//ND的纤维织构能确保板厚度方向的高的塑性变形抗力而推迟裂纹或断裂的产生，而<100>//ND则不利于板厚向的塑性变形。传统双相钢中高含量的固溶碳以及较高含量的马氏体相都不利于双相钢{111}方向再结晶织构的发展，因此r值被恶化。 

影响双相钢深冲性能的因素之一是马氏体组织结构。其中马氏体形貌、体积分数和分布形态是关键控制点。而马氏体是由奥氏体转变而成，因此控制两相区中奥氏体的组织结构尤为重要。相关研究指出，进入临界区前的初始组织能够影响到加热过程中奥氏体形成的热力学与动力学，这与加热前后组织的自由能差异有很大关系。

传统铁素体加马氏体双相钢拥有高的初始加工硬化率、低屈强比、最佳的强塑性配合以及非时效性等优点，但是其深冲性能较差，r值小于1.1，难以满足汽车面板或内板以及冲压性能要求较高的覆盖件的生产。

发明内容

本发明的目的在于保证双相钢一定强度和塑性的条件下，提高其r值，可以将其应用于汽车用深冲性能要求较高的材料的生产。

基于此，本技术方案中提出亚温退火来改善双相钢在进入连续退火前的初始组织,从而得到合适的马氏体体积分数与组织结构，既能保证足够的强度，又能提高其r值。

一种生产冷轧高强超深冲双相钢的热处理工艺，其所用钢坯的化学成分质量百分比为：C：0.01~0.1%；Si：1.0~2.0%；Mn：0.1~1.0%；V：0.02~0.08%；P：0.01~0.1%；S：≤0.01%；其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步对以上成分进行优选范围为：C：0.01~0.05%；Si：1.0~1.5%；Mn：0.1~0.4%；V：0.03~0.06%；P：0.05~0.1%；S：≤0.01%；其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明中各合金元素在双相钢中作用如下：

C：固溶C含量的高低，直接影响到双相钢能否实现以铁素体为基体，马氏体为第二相的组织特征。C含量过低，既得不到铁素体加马氏体双相组织，又不能保证一定的强度要求。C含量过高，对位错的钉扎力加大，阻碍冷轧板中晶粒的滑移和转动，抑制了形变λ纤维织构的形成，尤其是对有利织构{111}<112>和{111}<110>的影响，从而恶化了材料的r值。因此本技术方案中，C含量控制在0.01%～0.05%范围内。

Si：Si元素是钢中最有利的固溶强化元素，同时它还能够提高C的活性，有效抑制了铁素体和马氏体晶界处碳化物的形成，从而使双相钢具有强度和塑性的良好配合。另外，Si元素还能抑制冷却过程中珠光体或贝氏体相变，提高了亚稳奥氏体的淬透性。除此之外，本技术方案中较高Si含量的添加，最大的效用是扩大铁素体加奥氏体两相区，从而保证了后续亚温退火与临界区连续退火顺利进行。