一种高强度中碳含铬低锰轻质钢及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高强度中碳含铬低锰轻质钢及制备方法。其重量百分比为：C 0.20～0.40％，Al 4.0～6.0％，Mn 3.0～6.0％，Cr 0.2～1.5％，P<0.02％，S<0.01％，N<0.004％，Fe余量。制备方法是将的中碳含铬低锰轻质钢在真空感应炉内进行冶炼，冶炼过程中充氩气保护，然后进行模铸；脱模后，铸锭被加热至1200℃，保温1小时后进行热轧，热轧的初轧温度控制在1050～1150℃，终轧温度控制在850～1000℃，热轧至3mm后空冷至室温。将热轧后的钢板冷轧至1.2mm，将冷轧板加热至790～820℃退火温度保温1min后快速冷至400℃保温3min得到强塑积大于30GPa％的轻质钢。与相同强度级别的高强钢相比，本发明的中碳含铬低锰轻质钢具有优异的比强塑积。
【专利说明】
一种高强度中碳含铬低锰轻质钢及制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种高强度中碳含铬低锰轻质钢及制备方法，属特种钢制备工艺技 术。
【背景技术】
[0002] 为了应对日益严重的能源危机和环境污染，现代汽车行业的发展趋势是轻量、节 能、耐蚀与安全，多采用高强度或超高强度钢板，以降低钢板厚度实现轻量化设计。先进高 强钢在汽车用钢的比例将从2009年的7%增加到2020年的28%-36%，特别是在亚洲国家， 比例将更高。汽车重量每减轻1%，燃料消耗可降低〇.6%-1.0%。研究表明，与传统汽车用 先进高强钢相比钢中的铝含量达到5-6wt% (重量百分数)时，汽车零部件可减重8-10%。由 于大量铝元素的添加，使钢的密度显著降低，这类钢被称为轻质高强钢。
[0003] 考虑将轻质高强钢运用于实际生产，本专利控制锰、铝含量均低于6wt. %，并为了 提高塑性，抑制κ碳化物脆性相析出，添加少量铁素体形成元素铬，在恰当的工艺条件下不 但使其具备传统汽车用钢高强韧性特点，同时实现低密度化，在汽车材料领域具有巨大的 潜在应用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种特殊成分的中碳含铬低锰轻质钢及其制备方法。本发 明的另一目的是通过添加少量铬，结合冷乳变形处理，得到超高比强塑积轻质钢。
[0005] 本发明是通过以下技术手段和措施来实现的：这种高强度中碳含铬低锰轻质钢， 其特征在于重量百分组成为:C 0.20~0.40%，A1 4.0~6.0%，Mn 3.0~6.0%，Cr 0.2~ 1.5%，P〈0.02%，S〈0.01%，N〈0.004%，Fe余量。
[0006] 所述的高强度中碳含铬低锰轻质钢，重量百分组成选择为:CO.25%，A1 4.5%，Mn 3.5%，Cr 0·2%，Ρ 0.01%，S 0·008%，Ν 0.003%，Fe余量。
[0007] 所述的高强度中碳含铬低锰轻质钢，重量百分组成选择为:C0.30%，A1 4.5%，Mn 4.0%，Cr 1·0%，Ρ 0.01%，S 0·008%，Ν 0.003%，Fe余量。
[0008] 所述的高强度中碳含铬低锰轻质钢，重量百分组成选择为:C0.30%，A1 5.0%，Mn 5.5%，Cr 1·0%，Ρ 0.01%，S 0·008%，Ν 0.003%，Fe余量。
[0009] 所述的高强度中碳含铬低锰轻质钢，重量百分组成选择为:CO.35%，A1 5.5%，Mn 5.5%，Cr 1·5%，Ρ 0.01%，S 0·008%，Ν 0.003%，Fe余量。
[0010] 所述的中碳含铬低锰轻质钢的制备方法，包括如下步骤：
[0011] A、在真空感应炉内冶炼上述组分的钢坯，冶炼过程中充氩气保护，然后进行模铸；
[0012] B、脱模后，铸锭加热至1200 °C，保温1小时后进行热乳，热乳的初乳温度控制在 1050~1150°C，终乳温度控制在850~HKKTC，热乳至3mm后空冷至室温；
[0013] C、将热乳后的钢板冷乳，冷乳至1.2mm，将冷乳后的钢板加热至790~820 °C保温 Imin后快速至冷却400°C保温3min得到强塑积大于30GPa%的轻质钢。
[0014] 本发明的技术进步效果表现在:钢中加入大量的铝作为轻质化元素，对于材料密 度的降低效果十分明显;加入少量的铬抑制脆性相析出，明显提高材料的塑性;经过连续退 火处理后，轻质钢为铁素体和奥氏体两相组织，在外加载荷作用下，奥氏体发生应变诱发马 氏体转变(TRIP效应），从而有效的提高了抗拉强度和延伸率，获得强塑积大于30GPa %的轻 质钢。
【具体实施方式】
[0015] 实施例1: C 0.20 ~ 0.40% (0.25%) Al 4.0 ~ 5.5% (4,5%) Mn 3.0; ~ 6.0% (3.5%) Cr 0.2-1.5% (0.2%)
[0016] P < 0.02% (OiM %) S < 0.01 % (0.008%} N < 0.004% (0.003%) Fe 佘量
[0017] 其中工艺过程和步骤如下：
[0018] 在真空感应炉内冶炼上述组分的钢坯，冶炼过程中充氩气保护，然后进行模铸;脱 模后，铸锭加热至1200°C，保温1小时后进行热乳，热乳的初乳温度控制在1000°C，终乳温度 控制在900°C，热乳至3mm后空冷至室温;将热乳后的钢板冷乳冷乳至1.2mm，将冷乳板加热 至820°C保温Imin后快速冷却至400°C保温3min得到抗拉强度为783MPa，延伸率为40%，强 塑积为31.3GPa%的轻质钢。
[0019] 经仪器检测，该钢为铁素体与奥氏体组成的双相组织。
[0020] 经过仪器测试，不同温度退火处理后冷乳钢板各项力学性能值如下：
[0021] 表1不同温度退火后该钢种的静态力学性能
[0023] 实施例2: C 0.20 ~ 0.40% (0.3%) AI 4.0 ~ 6.0% (4.5%) Mn 3.0 ~ 6.0% (4.5%) Cr 0.2 ~ 1.5% (L0%)
[0024] P < 0.02% (0.01%) S < 0.01% (0.008%) N < 0.004% (0,003%) Fe 佘量
[0025] 其中工艺过程和步骤如下：
[0026]在真空感应炉内冶炼上述组分的钢坯，冶炼过程中充氩气保护，然后进行模铸;脱 模后，铸锭加热至1200°C，保温1小时后进行热乳，热乳的初乳温度控制在1000°C，终乳温度 控制在900°C，热乳至3mm后空冷至室温;将热乳后的钢板冷乳冷乳至1.2mm，将冷乳板加热 至820°C保温Imin后快速冷却至400°C保温3min得到抗拉强度为772MPa，延伸率为41%，强 塑积为31.7GPa%的轻质钢。
[0027]经仪器检测，该钢为铁素体与奥氏体组成的双相组织。
[0028] 经过仪器测试，不同温度退火处理后冷乳钢板各项力学性能值如下：
[0029]表2不同温度退火后该钢种的静态力学性能
[0031] 实施例3: C 0.20 ~ 0.40% (0.3%) Al 40 ~ 6.0% (5.0%) Mn 3.0 ~ 6.0% (5,5%) Cr 0.2 ~ 1.5% (1,0%)
[0032] P <0.02% (0.01%) S <0.01% (0.008%) N < 0.004% (0.003%) Fe 佘量
[0033] 其中工艺过程和步骤如下：
[0034]在真空感应炉内冶炼上述组分的钢坯，冶炼过程中充氩气保护，然后进行模铸;脱 模后，铸锭加热至1200°C，保温1小时后进行热乳，热乳的初乳温度控制在1000°C，终乳温度 控制在900°C，热乳至3mm后空冷至室温;将热乳后的钢板冷乳冷乳至1.2mm，将冷乳板加热 至790°C保温Imin后快速至冷却400°C保温3min得到抗拉强度为724MPa，延伸率为44%，强 塑积为31.9GPa%的轻质钢。
[0035]经仪器检测，该钢为铁素体与奥氏体组成的双相组织。
[0036] 经过仪器测试，不同温度退火处理后冷乳钢板各项力学性能值如下：
[0037]表3不同温度退火后该钢种的静态力学性能
[0039] 实施例4: C 0,20 - 0.40% (0.35%) Al 4,0 ~ 6.0% (5.5%) Mn 3,0 - 6.0% (5.5%) Cr OJ- 1.5% (1.5%)
[0040] P < 0.02% (0.01%) S < 0.01% (0.008%) N < 0.004% (0.003%) Fe 余量
[0041 ] 其中工艺过程和步骤如下：
[0042] 在真空感应炉内冶炼上述组分的钢坯，冶炼过程中充氩气保护，然后进行模铸;脱 模后，铸锭加热至1200°C，保温1小时后进行热乳，热乳的初乳温度控制在1000°C，终乳温度 控制在900°C，热乳至3mm后空冷至室温;将热乳后的钢板冷乳冷乳至1.2mm，将冷乳板加热 至790°C保温Imin后快速冷却至400°C保温3min得到抗拉强度为717MPa，延伸率为45%，强 塑积为32.3GPa%的轻质钢。
[0043] 经仪器检测，该钢为铁素体与奥氏体组成的双相组织。
[0044] 经过仪器测试，不同温度退火处理后冷乳钢板各项力学性能值如下：
[0045] 表4不同温度退火后该钢种的静态力学性能
[0048]测量本专利中各钢的密度，并将其抗拉强度、延伸率和比强塑积与已其他类型的 汽车用高强钢进行比较如表5所示。
[0049]表5该钢与同级别高强钢性能对比
[0051]可以看出，与相同强度级别的高强钢相比，本发明方法制得的中碳含铬低锰轻质 钢具有优异的比强塑积。
【主权项】
1. 一种高强度中碳含铬低锰轻质钢，其特征在于重量百分组成为:c 0.20~0.40%，A1 4.0~6·0%，Μη 3.0~6.0%，Cr 0.2~1.5%，卩〈0.02%，5〈0.01%小〈0.004%，卩6余量。2. 根据权利要求1所述的高强度中碳含铬低锰轻质钢，其特征在于重量百分组成选择 为：C 0.25%，A1 4.5%，Mn 3.5%，Cr 0.2%，P 0.01%，S 0.008%，N 0.003%，Fe余量。3. 根据权利要求1所述的高强度中碳含铬低锰轻质钢，其特征在于重量百分组成选择 为：C 0.30%，A1 4.5%，Mn 4.0%，Cr 1.0%，P 0.01%，S 0.008%，N 0.003%，Fe余量。4. 根据权利要求1所述的高强度中碳含铬低锰轻质钢，其特征在于重量百分组成选择 为：C 0.30%，A1 5.0%，Mn 5.5%，Cr 1.0%，P 0.01%，S 0.008%，N 0.003%，Fe余量。5. 根据权利要求1所述的高强度中碳含铬低锰轻质钢，其特征在于重量百分组成选择 为：C 0.35%，A1 5.5%，Mn 5.5%，Cr 1.5%，P 0.01%，S 0.008%，N 0.003%，Fe余量。6. 根据权利要求1所述的中碳含铬低锰轻质钢的制备方法，包括如下步骤： A、 在真空感应炉内冶炼上述组分的钢坯，冶炼过程中充氩气保护，然后进行模铸； B、 脱模后，铸锭加热至1200°C，保温1小时后进行热乳，热乳的初乳温度控制在1050~ 1150°C，终乳温度控制在850~1000°C，热乳至3mm后空冷至室温； C、 将热乳后的钢板冷乳，冷乳至1.2_，将冷乳后的钢板加热至790~820°C保温lmin后 快速至冷却400°C保温3min得到强塑积大于30GPa%的轻质钢。
【文档编号】C22C38/04GK106086658SQ201610444069
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】何燕霖, 董超, 许衽, 钱灵峰, 朱旭东, 李麟
【申请人】上海大学