具有1700至2200MPa拉伸强度的马氏体钢的制作方法
【专利摘要】马氏体钢组合物及其制造方法。更具体地，马氏体钢的拉伸强度为1700MPa至2200MPa。更具体地，本发明涉及具有1700MPa至2200MPa的极限拉伸强度的薄规格(厚度≤1mm)超高强度钢及其制造方法。
【专利说明】具有1 700至2200MPa拉伸强度的马氏体钢
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2011年11月28日提交的美国临时申请第61/629762号的权益。
【技术领域】
[0003] 本发明涉及马氏体钢组合物及其制造方法。更具体地，马氏体钢的拉伸强度在 1700MPa至2200MPa的范围内。更具体地，本发明涉及具有1700MPa至2200MPa的极限拉伸 强度的薄规格（厚度< 1mm)超高强度钢及其制造方法。
【背景技术】
[0004] 具有马氏体显微组织的低碳钢构成具有在薄钢板中可达到的最高强度的一类先 进高强度钢（AHSS)。二十年来，通过改变钢中的碳含量，ArcelorMittal已经制造了拉伸强 度在900MPa至1500MPa范围内的马氏体钢。马氏体钢被越来越多地应用于对于侧面碰撞和 倾翻车辆保护的需要高强度的应用，并早已被用于如可以容易轧制形成的保险杠的应用。
[0005] 目前，对于悬挂式（hang on)汽车零部件（如保险杠梁）的制造，具有1700MPa至 2200MPa的极限拉伸强度的具有良好的轧辊成形性、可焊性、冲压性和耐延迟断裂特性的薄 规格（厚度< 1mm)超高强度钢是非常需要的。轻型、高强度钢需要抵御来自替代材料的竞 争挑战，如轻量级7XXX系铝合金。碳含量在确定马氏体钢的极限拉伸强度方面是最重要因 素。钢必须具有足够的淬透性以便当从超临界退火温度淬火时充分转变为马氏体。
【发明内容】
[0006] 本发明包括极限拉伸强度为至少1700MPa的马氏体钢合金。优选地，合金的极限 拉伸强度可以为至少1800MPa、至少1900MPa、至少2000MPa或甚至至少2100MPa。马氏体 钢合金的极限拉伸强度可以为1700MPa至2200MPa。马氏体钢合金的总伸长率可以为至少 3. 5 %，并且更优选地为至少5 %。
[0007] 马氏体钢合金可以为冷轧的板、带或卷材的形式，并且马氏体钢合金的厚度 可以小于或等于1mm。马氏体钢合金可以具有利用下式的小于0.44的碳当量：C eq = 〇+]^/6+(0+]\1〇+￥)/5+(附+(：11)/15，其中，（；(1为碳当量，并且(：、]\111、0、]\1〇、￥、附和(：11为以 元素在合金中的wt%计。
[0008] 马氏体钢合金可以包含0. 22wt%至0. 36wt%的碳。更具体地，该合金可以包含 0. 22wt%至0. 28wt%的碳，或者可替选地，该合金可以包含0. 28wt%至0. 36wt%的碳。马 氏体钢合金还可以包含〇. 5wt%至2. Owt%的锰。该合金还可以包含约0. 2wt%的硅。可选 地可以包含恥、11、8、41、队5、？中的一种或更多种。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图la和图lb是在制造本发明的合金时可使用的退火过程的示意图；
[0010] 图2a、图2b和图2c是具有2. 0% Mn-o. 2% Si和各种碳含量（2a具有0. 22 %的 C ;2b具有0. 25%的C ;2c具有0. 28%的C)的实验钢在热轧和580°C下的模拟卷取之后的 SEM显微照片；
[0011] 图3是在制造本发明的合金中可使用的实验钢热轧带在室温下的拉伸性能的图；
[0012] 图4a至图4b为具有0. 22% C-0. 2% Si-0. 02% Nb和两个不同Μη含量（4a为 1. 48%，4b为2. 0% )的实验钢在热轧和580°C下的模拟卷取之后的SEM显微照片；
[0013] 图5是在制造本发明的合金中可使用的另一实验钢热轧带在室温下的拉伸性能 的图；
[0014] 图6a至图6b为具有0. 22% C-2. 0% Mn-0. 2Si和不同Nb含量（6a为0%，6b为 0. 018% )的实验钢在热轧和580°C下的模拟卷取之后的SEM显微照片；
[0015] 图7是在制造本发明的合金的中可使用的又一实验钢热轧带在室温下的拉伸性 能的图；
[0016] 图8a至图8f示出了均热温度（830°C、850°C和870°C )和钢组成（图8a和图8b 示出了不同的C，图8c和图8d示出了不同Mn，图8e和图8f示出了不同Nb)对本发明的钢 的拉伸性能的影响；
[0017] 图9a至图9F示出了淬火温度（780°C、810°C和840°C )和钢组成（图9a和图9b 示出了不同的C，图9c和图9d示出了不同Mn，图9e和图9f示出了不同Nb)对本发明的另 外的钢的拉伸性能的影响；
[0018] 图10a和图10b是在制造本发明的合金时可使用的附加退火周期的示意图；
[0019] 图11a和图lib绘制了在制造本发明的钢中可使用的、在热轧和580°C下的模拟卷 取之后的热轧带在室温下的拉伸性能；
[0020] 图12a至图12d是在热轧和660°C的模拟卷取之后的热轧带钢的显微组织在1000 倍下的SEM显微照片；
[0021] 图13a至图13b绘制了实验热轧带钢在室温下的拉伸性能；
[0022] 图14a至图14d表示均热温度（830°C、850°C和870°C )、卷取温度（580°C和 660°C )和合金组成（向基材钢中添加的Ti、B和Nb)对在退火模拟之后的钢的拉伸性能影 响；
[0023] 图15a至图15d示出了淬火温度（780°C、810°C和840°C )、卷取温度（580°C和 660°C )和合金组成（向基材钢中添加的Ti、B和Nb)对在退火模拟之后的钢的拉伸性能影 响；
[0024] 图16a至图16c是在制造本发明的合金中可使用的退火周期的进一步示意性描 绘；
[0025] 图17a至图17e是在热轧和580°C的模拟卷取之后的热轧钢（0. 28% C至0. 36% C)在1000倍下的SEM显微照片；
[0026] 图18a和图18b绘制了图17a至图17e的热轧钢（在热轧和580°C的模拟卷取之 后）在室温下的对应拉伸性能；
[0027] 图19a至图19e是在热轧和660°C的模拟卷取之后的热轧钢（0. 28% C至0. 36% C)在1000倍下的SEM显微照片；
[0028] 图20a和图20b绘制了图19a至图19e的热轧钢（在热轧和660°C的模拟卷取之 后）在室温下的对应拉伸性能；
[0029] 图21a至图21d表示均热温度（830°C、850°C和870°C )、卷取温度（580°C和 660°C )和合金组成（向基材钢中添加的B和C含量）对在退火模拟之后的钢的拉伸性能 影响；
[0030] 图22a至图22d示出了淬火温度（780°C、810°C和840°C )、卷取温度（580°C和 660°C )和合金组成（向基材钢中添加的B和C含量）对在退火模拟之后的钢的拉伸性能 影响；
[0031] 图23a至图23d示出了组成和退火周期对拉伸强度（23a至23b)和延展性（23c 和23d)的影响；
[0032] 图24a至图241是利用不同均热温度/淬火温度对进行退火的四种合金的显微照 片；以及
[0033] 图25a至图25d示出了具有0. 5%至2. 0%Μη的钢在580°C的卷取、冷轧（对于具 有0. 5%和1. 0% Μη的钢为50%冷轧压下量，对于具有2. 0% Μη的钢为75%冷轧压下量） 和各退火周期之后的拉伸性能。
【具体实施方式】
[0034] 本发明为一类具有1700MPa至2200MPa拉伸强度的马氏体钢。该钢可以为薄规格 (厚度小于或等于1_)的薄钢板。本发明还包括用于制造非常高拉伸强度的马氏体钢的方 法。本发明的实施例和实施方案介绍如下。
[0035] 实施例1
[0036] 材料和实骀步骤
[0037] 表1示出了在本发明范围内的一些钢的化学组成，其包括如下范围的材料：碳含 量从0.22wt%至0.28wt% (钢2、钢4和钢5)、锰含量从1.5wt%至2.0wt% (钢1和钢 3)、以及铌含量从Owt%至0.02wt% (合金2和合金3)。该钢组成的其余部分为铁和不可 避免的杂质。
[0038] 表 1
[0039]
【权利要求】
1. 一种马氏体钢合金，所述合金的极限拉伸强度为至少1700MPa。
2. 根据权利要求1所述的马氏体钢合金，其中，所述合金的极限拉伸强度为至少 1800MPa。
3. 根据权利要求2所述的马氏体钢合金，其中，所述合金的极限拉伸强度为至少 1900MPa。
4. 根据权利要求3所述的马氏体钢合金，其中，所述合金的极限拉伸强度为至少 2000MPa。
5. 根据权利要求4所述的马氏体钢合金，其中，所述合金的极限拉伸强度为至少 2100MPa。
6. 根据权利要求1所述的马氏体钢合金，其中，所述合金的极限拉伸强度为1700MPa至 2200MPa。
7. 根据权利要求1所述的马氏体钢合金，其中，所述合金的总伸长率为至少3. 5%。
8. 根据权利要求7所述的马氏体钢合金，其中，所述合金的总伸长率为至少5%。
9. 根据权利要求1所述的马氏体钢合金，其中，所述合金为冷轧的板、带或卷材的形 式。
10. 根据权利要求9所述的马氏体钢合金，其中，所述冷轧的板、带或卷的厚度小于或 等于1mm。
11. 根据权利要求1所述的马氏体钢合金，其中，所述合金具有利用下式得到的小于 0. 44的碳当量： Ceq = C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 其中，为碳当量， C、Mn、Cr、Mo、V、Ni和Cu为以所述元素在所述合金中的wt%计。
12. 根据权利要求1所述的马氏体钢合金，其中，所述合金包含0. 22wt%至0. 36wt%的 碳。
13. 根据权利要求12所述的马氏体钢合金，其中，所述合金包含0. 22wt%至0. 28wt% 的碳。
14. 根据权利要求12所述的马氏体钢合金，其中，所述合金包含0. 28wt%至0. 36wt% 的碳。
15. 根据权利要求12所述的马氏体钢合金，其中，所述合金包含0. 5wt%至2. Owt%的 猛。
16. 根据权利要求15所述的马氏体钢合金，其中，所述合金包含约0. 2wt%的硅。
17. 根据权利要求15所述的马氏体钢合金，其中，所述合金还包含Nb、Ti、B、Al、N、S、 P中的一种或更多种。
【文档编号】C22C38/04GK104126022SQ201280065728
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2012年11月28日 优先权日:2011年11月28日
【发明者】宋荣杰, 纳拉扬·S·波托里 申请人:安赛乐米塔尔研发有限公司