一种1200MPa级热连轧超高强钢板及其制备方法与流程

本发明属于热连轧逆相变型超高强板带生产，具体涉及一种1200mpa级热连轧超高强钢板及其制备方法。

背景技术：

1、安全性和轻量化是汽车重要发展方向，商用车轻量化因自身减重需要和排放政策的实施更显得十分迫切。随着燃油价格不断上涨，以及国家对治理污染力度空前加大，商用车在保证安全的前提下尽可能减轻车身重量，以达到车辆运营的经济性，同时降低油耗和减少尾气排放。gb1589-2016《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》标准明确规定，6轴列车的总重限制在49吨，而6×2牵引组成的6轴列车将被限重在46吨。商用车大梁是重要的承重件和安全件，它直接影响整车服役寿命与行车安全，基于减轻车重和提高安全性的考虑，制作大梁的材料在保证足够强度的同时，还应该保证良好的冷成型性、耐疲劳性等要求。一汽解放、东风商用、中国重汽等国内知名商用车企业在批量使用500mpa、600mpa、700mpa和800mpa基础上相继提出开发更超高强度级别的汽车大梁钢材料需求，以达到车身更轻，有效装载量更大，油耗和排放更低的目标。

2、目前提高钢材强韧性的主要技术手段是组织细化，然而单纯的组织细化在提高强韧性的同时也会使钢的均匀塑性降低、屈强比增加，难以全面满足高强化条件下的服役安全性要求；另一方面，当组织细化到一定程度时(有效晶粒尺寸约为5微米)，进一步细化的难度显著增大，对工艺条件的要求越来越苛刻，如循环相变、低温大压下量变形等，而这对于某些规格尺寸较大的钢材而言是难以实现的。因此，需要探索除了组织细化之外其它提高钢材强韧性的组织调控原理和工艺手段。已有研究工作表明，钢中引入适量的亚稳奥氏体对于提高钢的韧性和塑性具有重要作用。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明通过采用低碳-中锰成分设计，提高奥氏体稳定性，将v-ti纳米析出与组织调控有效结合在一起，结合轧后高温退火处理，在退火过程中析出纳米级微合金碳化物，并同时发生马氏体→奥氏体逆转变，可获得纳米粒子强化的马氏体/奥氏体组织，从而大幅提高材料的强度和韧塑性。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种1200mpa级热连轧超高强钢板，其化学成分范围为c：0.10％～0.20％，si：0.15％～0.30％，mn：4.5％～5.5％，p≤0.020％，s≤0.010％，v：0.20％～0.40％，ti：0.02％～0.08％，mo：0.15％～0.25％，其余元素是fe及不可避免的杂质。

3、所述的一种1200mpa级热连轧超高强钢板，其化学成分范围优选为c：0.14％～0.16％，si：0.18％～0.22％，mn：4.8％～5.2％，v：0.28％～0.32％，ti：0.02％～0.04％，mo：0.18％～0.22％，p≤0.015％，s≤0.010％，余量为fe及不可避免杂质。

4、上述合金成分设计原理如下：

5、碳：c是钢中重要的奥氏体元素，能够稳定奥氏体组织。同时，c能够和钢中v、ti作用生成纳米级碳化物tic，vc，产生析出强化，提高钢的强度。c含量过低会造成钢中奥氏体组织不稳定，钢中碳化物析出量减少，强度和韧性降低。但c含量过高会促进奥氏体晶界粗大渗碳体的形成，降低延伸率，因此，本发明的c含量为0.10～0.20％，优选为0.14～0.16％。

6、硅：si能固溶于铁素体和奥氏体中提高钢的强度，其作用仅次于c、p，较mn、cr、ti和ni等元素强；使固溶c原子充分向奥氏体中富集，从而提高其稳定性过低的si含量难以在室温获得残余奥氏体。然而，si含量过高时，si在加热炉中形成的表面氧化铁皮很难去除，增加了除鳞难度；因此，本发明si含量为0.15～0.30％，优选为0.18～0.22％。

7、锰：mn是奥氏体化元素，添加mn元素可扩大奥氏体相区并提高奥氏体含量，提高钢的层错能，抑制马氏体相变，使其在形变过程中产生密集的孪晶，并有效提高钢的伸长率。因此，在本发明中mn含量为4.5～5.5％，优选为4.8～5.2％。

8、钒：v是强碳化物形成元素，能够细化晶粒，提高钢的强度和韧性，在热轧过程中，v的碳化物析出很少，主要在罩式退火过程中析出，vc析出相粒度≤30nm，提供较大的析出强化贡献，弥补中mn钢回火后位错回复导致的强度下降。因此，本发明中v含量为0.2～0.4％，优选为0.28～0.32％。

9、钛：ti元素作为强碳、氮化物形成元素，会与钢中c、n结合生成第二相，并阻碍位错运动产生析出强化作用。tic沉淀也会在晶界上起钉轧作用，从而阻止了再结晶运动，抑制奥氏体晶粒的长大，起到细化晶粒作用。但ti含量过高会在铸造过程中形成大尺寸的液析tin，严重恶化韧性。因此，本发明中ti含量为0.02-0.08％，优选为0.02～0.04％。

10、钼：钼元素能够提高碳化物的稳定性，对改善钢的延展性和韧性起到有利作用，钼元素能够抑制第二相粒子长大，提高v、ti第二相粒子析出强化作用。因此，本发明中mo含量为0.15～0.25％，优选为0.18～0.22％。

11、进一步的，上述1200mpa级热连轧超高强钢板的屈服强度为1002～1025mpa，抗拉强度为1200～1332mpa，伸长率为15.0～18.0％；其组织由板条的马氏体和10％～15％残余奥氏体构成。

12、一种上述的1200mpa级热连轧超高强钢板的制备方法，所述方法包括如下生产步骤：

13、①冶炼工序：根据热连轧超高强钢板的化学成分进行冶炼，通过铸造成板坯。

14、②热轧：将板坯加热到1230±20℃保温4小时，去除氧化铁皮进行5道次粗轧，每道次压下率≥15％。精轧开轧温度≥1030℃，采用7道次精轧，其终轧温度为850～950℃，经控制冷却后进行卷取，卷取温度为580～640℃。

15、③罩式退火：利用罩式退火炉以4～7℃/min的速度将带钢缓慢加热至600～620℃，保温8～10小时，套冷却罩冷却至室温。

16、上述技术方案提供的超高强钢板ptt曲线表现为c型，最快析出温度约为900℃，作为热轧终轧温度的主要依据；对于从回火马氏体中的析出，其析出最快温度约为600℃左右，此温度有利于获得较大的沉淀强化作用。同时，在该温度下进行罩式退火，可以获得一定量的逆转变奥氏体，有利于改善钢的韧塑性。v-ti微合金化大幅提升了退火钢的屈服强度，提供的强化增量约400mpa。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果：

18、本技术方案提供了一种钒钛微合金化热连轧超高强钢板及其制备方法，通过添加钒钛微合金元素，调控第二相粒子纳米析出，提高材料强度，提升其市场竞争力。通过逆相变退火实现马氏体向奥氏体转变，在塑性变形过程中发挥形变诱导塑性作用，有效改善产品的断后伸长率和冲击韧性，为开发超高强热连轧钢板提供技术支撑。该超高强钢板具有良好的应用前景，对于钒钛在钢中的应用推广具有积极作用，在“双碳”背景下，能够达到车身更轻，有效装载量更大，油耗和排放更低的目标。