屈强比≤0.5的具有抗延迟断裂的高强钢及生产方法
【专利摘要】屈强比≤0.5的具有抗延迟断裂的高强钢，其组分及wt%为：C：0.11~0.25%，Mn：15.5~17.5%，Mo：0.030~0.050%，Co：0.005~0.02%，B：0.005~0.009%，N：0.009~0.011%，La+Ce+Nd：0.011~0.025%；生产步骤：铁水脱硫；转炉冶炼；RH真空处理；连铸；热轧，终轧温度在755~790℃；冷轧，其压下率在51~54%；连续退火。本发明解决了现有同级别高强钢延伸率低、屈强比高和焊接性能不好的问题，避免了延迟断裂现象发生；其制造的汽车防撞部件优于其它冷轧高强钢的成形性、焊接性能以及能量吸收性能，大大增加了产品的使用安全性和减重节能性；采用了B、Mo、Co、N，实现细晶强化和析出强化，保证了低屈强比和耐热性、耐腐蚀性；钢板还具有双重效应和低屈强比，保证了材料良好的成形加工能力和承载性以及抗断裂性。
【专利说明】屈强比< 0.5的具有抗延迟断裂的高强钢及生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冷轧高强钢及其生产方法，具体地属于一种屈强比< 0.5的具有抗延迟断裂的高强钢及生产方法。
【背景技术】
[0002]汽车尤其轿车轻量化技术不断发展，其防撞部件和重要的横梁纵梁轮罩地板等钢材要求具有高强度和高塑性，并具有良好的成形性和良好的焊接性，马氏体钢在保证高强度的同时，其成形性能达不到要求，其碳当量显著提高，焊接性难以满足要求。
[0003]经检索，中国专利申请号为CN201210012636.9的文献，公开了一种低成本大膨胀率膨胀管用TWIP钢及钢管制备方法，其性能虽达到要求，但属于热轧钢板，是用于管道钢。而汽车尤其是轿车结构件多用冷轧或镀锌产品，厚度在0.6^2.0mm，热轧钢无法达到该厚度要求，且其具有单一的TWIP效应，成本会大幅增加，而且，其单一奥氏体势必需要锰含量在20以上才能实现，并且同时需要含有很高的碳含量以及高的硅和铝含量。这样，给冶炼带来很大难度，锰含量太高难以实现转炉炼钢生产，同时，高硅或者高铝会造成结晶器水口堵塞以及铸坯会产生裂纹。
[0004]本发明为解决这些问题，采用特殊的成分设计和生产工艺，成品属于冷轧退火钢或者在冷轧材基础上进行镀锌，实现具有TRIP/TWIP双重效应的综合性能优异的高强钢，具有抗延迟断裂性，满足汽车尤其是轿车结构件、防撞部件的制造要求，也可用于管线、船舶、工程机械、军工产品。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术的存在的不足，满足环境保护、能源、安全等形势的需求，提供一种减重节能，屈服强度在35(T400MPa、抗拉强度不低于800MPa、延伸率> 58%，应变硬化指数> 0.460，且具有良好的抗延迟断裂性、良好的疲劳性能和良好耐低温脆性的屈强比(0.5的具有抗延迟断裂的高强钢及生产方法。
[0006]实现上述目的的措施:
屈强比< 0.5的具有抗延迟断裂的高强钢，其组分及重量百分比含量为:C:0.11~0.25%, Mn:15.5~17.5%, Mo:0.030~0.050%, Co:0.005~0.02%, B:0.005~0.009%, N:0.009~0.011%，La+Ce+Nd:0.011~0.025%,余量为Fe和不可避免的杂质；其屈服强度在350~400MPa、抗拉强度800MPa以上、延伸率≤ 58%，屈强比≤ 0.5，应变硬化指数≤ 0.460，微观组织结构为:奥氏体及孪晶亚结构或者奥氏体+马氏体或者奥氏体+马氏体还核。
[0007]生产屈强比< 0.5的具有抗延迟断裂的高强钢的方法，其步骤:
(1)铁水脱硫:控制出站S^ 0.005% ；
(2)转炉冶炼:炉渣碱度2.5^4.5 ;转炉冶炼后搅时间f 3min ;转炉终点采用高拉补吹工艺，补吹不超过2次；出钢时间:3~10min;脱氧和合金化在钢包内进行:出钢至I / 3时，加入合金元素；转炉出钢采·用S1、Ca、Al复合脱氧，Si按照0.7^1.3公斤/吨钢加入，Ca按照1.6^2.4公斤/吨钢加入，Al按照0.3^0.7公斤/吨钢加入；顶底复吹转炉炉底采用透气砖为6块，每块透气砖通气量不超过120mVh ;复吹强度不低于0.040m3/min.吨钢，溶解氧在0.005~0.006% ;并进入中包，控制其过热度在15~25°C ；
(3)在RH真空炉进行真空处理:真空度≤lOOPa，真空处理时间不低于15min，钢水H^l.5ppm ；
(4)进行连铸:控制结晶器液面高度在80±3mm，控制连铸机第二冷却段配水在0.6~
0.85升/公斤钢；
(5)对铸坯进行加热，加热温度控制在113(Tll50°C；
(6)进行热轧，控制终轧温度在755~790°C；
(7)进行冷轧，压下率控制在51飞4%；
(8)连续退火温度不低于800°C;以不低于40°C /s的冷却速度进行冷却。
[0008]其特征在于:所生产的冷轧板进行热镀锌时，控制热镀锌退火段温度不低于8000C，露点控制在-42'45°C，带钢入锌锅温度在483~495°C，控制锌液温度不低于460°C。
[0009]本发明中各元素的作用
C元素可以稳定奥氏体组织，可以利用固溶体硬化强化基体。C在奥氏体中的固溶度比在铁素体中高的多，为此，本发明采用了一定的C含量。C含量过低，强度难以保证；C含量过高，塑性和冲击疲劳性能会降低，为此，本发明C含量控制在0.11~0.25%范围内。
[0010]Mn含量能够保持钢板组织为奥氏体，奥氏体钢的力学性能主要取决于堆垛层错能，在给定的变形条件下，堆垛层错能只取决于化学成分。堆垛层错能决定着主要的变形机制类型，如滑移、交滑移、不全位错的滑移、孪生变形或应变引起的马氏体转化。形变时一般先发生滑移，当滑移受阻碍时，使金属塑性变形抗力增加，应力集中达到孪生的临界切应力，发生孪生。当晶体在切应力的作用下发生了孪生变形时，晶体的一部分沿一定的孪生面和孪生方向相对于另一部分晶体作均匀的切变，晶体的点阵类型不发生变化，但它使均匀切变区中的晶体取向发生变更，变为与未切变区晶体成镜面对称的取向。在变形的后期孪晶诱导塑性效应起到了至关重要的作用，使本发明材料获得高强度的同时具有高塑性，在零部件加工过程中发生少量不稳定奥氏体向马氏体转变或者转变文马氏体坯核ε相。Mn含量过低，难以保证奥氏体结构，也就难以保证高塑性；Mn含量过高增加材料成本和生产难度增加，同时，易形成带状组织，为此，本发明Mn含量控制在15.5%~17.5%范围内。
[0011]Mo显著提高强度，同时可细化晶粒。含量过低难以达到细化晶粒作用，含量过高会提高屈强比，同时增加成本。为此，本发明Mo含量控制在0.030-0.050%范围内。
[0012]Co显著增加钢的耐热性和耐腐蚀性，含量低，效果难以满足，含量高增加成本。为此，本发明Co含量控制在0.005、.02%范围内。
[0013]B可使屈服强度降低和抗拉强度提高，最终降低屈强比。含量低效果不明显，含量高，提高成本和生产难度。为此，本发明B含量控制在0.005、.009%范围内。
[0014]N可以促使微合金元素固定并在合适的生产工艺下，达到析出强化。太低，难以满足析出物的大小和分布密度，太高易带来裂纹等不利现象发生。为此，本发明N含量控制在
0.009~0.011%范围内。
[0015]La+Ce+Nd:可起到抗延迟断裂效果，含量太低，难以保证抗延迟断裂，太高增加冶炼难度和生产成本。为此，本发明将La+Ce+Nd含量控制在0.Ο11~Ο.025%范围内。[0016]本发明解决了现有同级别高强钢如双相钢和TRIP钢延伸率低、屈强比高和焊接性能不好的问题，且避免了延迟断裂现象发生。钢板具有低屈强比、高的伸长率、高的应变硬化指数以及良好的点焊性，本发明材料制造的汽车防撞部件优于其它冷轧高强钢的成形性、强度、焊接性能以及良好的能量吸收性能，大大增加了所制造产品的使用安全性和减重节能性；并在成分上采用B、Mo、Co、N微合金化元素，实现细晶强化和析出强化，同时保证了低屈强比和耐热性、耐腐蚀性；由于钢板还具有双重效应和低屈强比，保证了材料良好的成形加工能力和承载性以及抗断裂性；在保证基本力学性能的同时，具有良好的焊接性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]附图为本发明的金相组织图。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明予以详细描述:
表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；
表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。
[0019]本发明各实施例按照以下步骤生产:
(1)铁水脱硫:控制出站S^ 0.005% ；
(2)转炉冶炼:炉渣碱度2.5^4.5 ;转炉冶炼后搅时间f 3min ;转炉终点采用常规高拉补吹工艺，补吹不超过2次；出钢时间:3~10min ;脱氧和合金化在钢包内进行:出钢至I /3时，加入合金元素；转炉出钢采用S1、Ca、Al复合脱氧，Si按照0.7^1.3公斤/吨钢加入，Ca按照1.6^2.4公斤/吨钢加入，Al按照0.3^0.7公斤/吨钢加入；顶底复吹转炉炉底采用透气砖为6块，每块透气砖通气量不超过120mVh ;复吹强度不低于0.040m3/min.吨钢，溶解氧在0.005^0.006% ;并进入中包，控制其过热度在15~25°C ；
(3)在RH真空炉进行真空处理:真空度≤lOOPa，真空处理时间不低于15min，钢水H^l.5ppm ；
(4)进行连铸:控制结晶器液面高度在80±3mm，控制连铸机第二冷却段配水在0.6~
0.85升/公斤钢；
(5)对铸坯进行加热，加热温度控制在113(Tll50°C；
(6)进行热轧，控制终轧温度在755~790°C；
(7)进行冷轧，压下率控制在51飞4%；
(8)连续退火温度不低于800°C;以不低于40°C /s的冷却速度进行冷却。
[0020]其特征在于:所生产的冷轧板进行热镀锌时，控制热镀锌退火段温度不低于8000C，露点控制在-42'45°C，带钢入锌锅温度在483~495°C，控制锌液温度不低于460°C。
[0021]表1本发明各实施例及对比例基板化学成分，wt%
【权利要求】
1.屈强比<0.5的具有抗延迟断裂的高强钢，其组分及重量百分比含量为:C:0.11~0.25%, Mn:15.5~17.5%, Mo:0.030~0.050%, Co:0.005~0.02%, B:0.005~0.009%, N:0.009~0.011%, La+Ce+Nd:0.011~0.025%,余量为Fe和不可避免的杂质；其屈服强度在350~400MPa、抗拉强度800MPa以上、延伸率≥58%，屈强比≤0.5，应变硬化指数≥0.460，微观组织结构为:奥氏体及孪晶亚结构或者奥氏体+马氏体或者奥氏体+马氏体还核。
2.生产如权利要求1所述的屈强比<0.5的具有抗延迟断裂的高强钢的方法，其步骤: (1)铁水脱硫:控制出站SS0.005% ； (2)转炉冶炼:炉渣碱度2.5^4.5 ;转炉冶炼后搅时间f 3min ;转炉终点采用常规高拉补吹工艺，补吹不超过2次；出钢时间:3~10min ;脱氧和合金化在钢包内进行:出钢至I /3时，加入合金元素；转炉出钢采用S1、Ca、Al复合脱氧，Si按照0.7^1.3公斤/吨钢加入，Ca按照1.6^2.4公斤/吨钢加入，Al按照0.3^0.7公斤/吨钢加入；顶底复吹转炉炉底采用透气砖为6块，每块透气砖通气量不超过120mVh ;复吹强度不低于0.040m3/min.吨钢，溶解氧在0.005^0.006% ;并进入中包，控制其过热度在15~25°C ； (3)在RH真空炉进行真空处理:真空度≤lOOPa，真空处理时间不低于15min，钢水H^l.5ppm ； (4)进行连铸:控制结晶器液面高度在80±3mm，控制连铸机第二冷却段配水在0.6~0.85升/公斤钢； (5)对铸坯进行加热，加热温度控制在113(Tll50°C； (6)进行热轧，控制终轧温度在755~790°C； (7)进行冷轧，压下率控制在51~54%； (8)连续退火温度不低于800°C;以不低于40°C /s的冷却速度进行冷却。
3.如权利要求2所述的生产屈强比<0.5的具有抗延迟断裂的高强钢的方法，其特征在于:所生产的冷轧板进行热镀锌时，控制热镀锌退火段温度不低于800°C，露点控制在-42'45°C，带钢入锌锅温度在483~495°C，控制锌液温度不低于460°C。
【文档编号】C23C2/06GK103667893SQ201310649762
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】王立辉, 刘吉斌, 陈宇, 刘祥东, 彭志英, 张彦文 申请人:武汉钢铁(集团)公司