[发明专利]弥散强化微合金高强钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金材料中的低合金结构钢制造领域，具体地指一种弥散强化微合金高强钢及其生产方法。

背景技术

在汽车结构钢领域，随着实际应用的发展需求，对钢的综合性能的要求日益严格，不仅要求其具有优异的力学性能，同时要求具有良好的成形性能、焊接性能、回弹性能和抗延迟断裂性能。研究表明，在高强钢生产过程中，由于其成分的特殊性和性能的高要求，导致其生产工艺异常苛刻，同时成材率和生产效率较低。

题为“微合金元素对V-N中碳微合金钢组织和性能的影响”一文研究了微合金元素种类、含量及生产工艺对V-N中碳微合金钢组织和性能的影响，但其由于所含钒的含量过高，给冶炼和轧制带来困难，铸坯易边裂，热轧板也会边裂，且碳的含量和硅的含量过高，焊接困难，也会导致冲压产生回弹。

因此，合理设计碳和合金元素的种类及含量，优化生产工艺，保证优异的综合性能，提高产品成材率和生产效率，降低生产成本，满足汽车结构件和加强件的应用需要，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，解决目前国内汽车结构件和加强件用高强钢生产中的一些技术瓶颈，提供一种制造成本低、生产工艺合理可控、综合性能优良的弥散强化微合金高强钢及其生产方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种弥散强化微合金高强钢，钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.05～0.06％，Si：0.01～0.02％，Mn：0.47～0.53％，Al：0.02～0.05％，P≤0.010％，S≤0.006％，V：0.09～0.10％，N：0.007～0.008％，Ni：0.02～0.03％，Th：0.02～0.04％，Zr：0.012～0.018％，其余为Fe和不可避免杂质；其金相组织为等轴/针状铁素体+粒状珠光体，且有大量弥散粒子析出，其中珠光体含量为11～13％。

进一步地，钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.052～0.058％，Si：0.012～0.018％，Mn：0.47～0.53％，Al：0.025～0.045％，P≤0.010％，S≤0.006％，V：0.09～0.10％，N：0.007～0.008％，Ni：0.02～0.03％，Th：0.025～0.035％，Zr：0.014～0.016％，其余为Fe和不可避免杂质。

进一步地，钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.055％，Si：0.015％，Mn：0.49％，Al：0.032％，P：0.005％，S：0.004％，V：0.095％，N：0.0073％，Ni：0.026％，Th：0.028％，Zr：0.0155％，其余为Fe和不可避免杂质。

本发明的弥散强化微合金高强钢中各化学成分的作用如下：

碳(C)：碳是提高钢的强度的固溶强化元素，强化效果明显，且合适的C含量与微合金元素结合，利于弥散强化。含量较高时，易形成马氏体而恶化钢的低温韧性，不利于保证其成形性和焊接性能；含量较低时，会使钢板强度不足，同时也会增加冶炼时的难度。本发明控制C含量范围为：0.05～0.06％。

硅(Si)：硅是常用的脱氧剂，有固熔强化作用，有利于提高钢的强度、弹性极限和改善其综合性能，但Si元素容易在钢板表面形成致密的氧化层Mn₂SiO₄，从而影响材料的镀锌性能，对回弹也会产生不利影响。因此，本发明将Si的含量目标值控制在0.01～0.02％。

锰(Mn)：锰是重要的强韧化元素，作为奥氏体形成元素，在扩大奥氏体区，降低终轧温度，推迟奥氏体转变，可以同时起到细化晶粒的作用。但Mn含量太高，一方面增加成本，另一方面对钢坯中心偏析有不利影响，有损于钢板的韧性，并且在焊接时容易产生裂纹，Mn含量太低则不能有效促进中温组织转变，容易降低钢的强度。因此控制Mn含量范围为：0.47～0.53％。

铝(Al)：铝在本发明中起到脱氧的作用，但Al含量过高会带来冶炼难度，同时易产生夹杂，本发明中控制Al含量为：0.02～0.05％。

磷(P)：磷在钢中为有害元素，其含量要严格控制，高的P含量会增加钢的冷脆倾向，并且P极易在钢坯的心部偏析，由于这种含P量高的强偏析带较脆，使得在轧钢后容易产生内在缺陷，同时，对钢的塑性、焊接性和成形性带来不利影响。本发明的磷含量控制为P≤0.010％。

硫(S)：硫在钢中为有害元素，高的S含量对钢的塑性、焊接性和成形性也会带来不利影响。本发明硫含量为S≤0.006％。