一种力学性能稳定的1.5GPa级别Q&P钢及其制备方法与流程

本发明涉及汽车用高强钢，具体涉及一种力学性能稳定的1.5gpa级别q&p钢及其制备方法。

背景技术：

1、q&p钢（淬火-配分钢）作为最近十年来汽车用高强钢研究领域的热点钢种，已经被钢铁企业及汽车行业公认为是第三代先进高强钢的典型代表，世界范围的众多科研小组以及知名钢企的研究人员，对于这一类钢种从理论研究→工艺过程模拟→小批量工业试制→用户应用，均进行了详细且深入的探析。

2、当超高强q&p钢的强度升高至1.5gpa时，组织中的硬相贝氏体组织比例大幅升高，材料的各项性能指标极不稳定，这难以满足汽车生产厂家对超高强钢成形性和塑性的指标要求。因此，如何提升所生产的超高强q&p钢产品的性能稳定性是目前急需解决的技术难题。

3、从当前公开的相关专利来看，尚未提出一种能够实现1.5gpa级别q&p钢性能稳定性提升的技术。

技术实现思路

1、针对超高强q&p钢的强度升高至1.5gpa时，材料性能指标不稳定的技术问题，本发明提供一种力学性能稳定的1.5gpa级别q&p钢及其制备方法。

2、第一方面，本发明提供一种力学性能稳定的1.5gpa级别q&p钢的制备方法，包括如下步骤：

3、s1：将钢坯加热保温，然后锻造；

4、s2：将锻坯加热保温，进行热轧，得到厚度为3.5~6.5mm的钢板，热轧钢板冷却至540±20℃并保温120±10min，然后空冷至室温；

5、s3：将热轧钢板在690℃下保温6~8h，进行一次退火；然后进行酸洗和一次冷轧，得到厚度为1.8~3.4mm的冷硬带钢；

6、s4：将冷硬带钢在690℃下保温6~8h，进行二次退火；然后进行二次冷轧，得到厚度为1.0~2.0mm的冷硬带钢；

7、s5：对冷硬带钢进行连续退火处理，退火均热温度为900±10℃，退火时间为240±30s；以5~8℃/s的冷速冷却到缓冷温度690±10℃；然后以>50℃/s的冷速快速冷却到335±15℃，随即采用电阻感应加热到配分温度415±15℃，配分时间为360±30s；最后将钢板淬火至室温，即得。

8、进一步的，钢坯采用c-mn-si的成分体系。

9、进一步的，s1具体为将钢坯加热至1230±15℃，保温45±15min，然后将钢坯进行锻造，控制终锻温度≥920℃。

10、进一步的，s2中，将锻坯加热至均热温度1235±15℃，控制均热段保温时间为120±20min，热轧开轧温度为1170±20℃，热轧终轧温度为880±15℃，控制最后3道次的热轧压下率分别>40%、>35%和>30%。

11、进一步的，s2中，热轧钢板先以30℃/s的冷速将钢板冷却到540±20℃，置入550℃的保温炉中进行保温，保温时间为120±10min，然后再空冷至室温。

12、进一步的，s3中，一次冷轧的累积压下率控制在45%~55%，最后2道次冷轧压下率控制在14%~16%。

13、进一步的，s4中，二次冷轧的累积压下率控制在40%~45%，最后2道次冷轧压下率控制在12%~14%。

14、第二方面，本发明提供一种采用上述制备方法生产的1.5gpa级别q&p钢，以质量百分比计，q&p钢的化学成分为c：0.20%~0.24%、mn：2.50%~2.90%、si：0.60%~0.80%、alt：0.80%~1.20%、cr：0.50%~0.80%、mo：0.25%~0.30%、nb：0.025%~0.035%、cu：0.7%~0.9%、ni：0.25%~0.60%、b：0.0025%~0.0040%，p、s、o、n四种元素均不大于0.005%，且满足3.5<mn/cr<5.5，0.50≤si/alt≤0.95，7<mo/nb<11，1.2<cu/ni<3.5，余量为fe及其他不可避免的杂质。

15、进一步的，1.5gpa级别q&p钢的组织包括铁素体、贝氏体和残留奥氏体。

16、进一步的，1.5gpa级别q&p钢性能稳定性高，其屈强比稳定控制在0.63±0.015，屈服强度稳定控制在990±25mpa，抗拉强度稳定控制在1550±30mpa，断后伸长率>12.5%，扩孔率λ≥30%，强塑积>20gpa·%。

17、本发明的有益效果在于：

18、（1）本发明在c-si-mn系低碳钢的成分设计基础上，满足3.5<mn/cr<5.5，0.50≤si/alt≤0.95，7<mo/nb<11，1.2<cu/ni<3.5，这种成分调控更有利于提升1.5gpa级别q&p钢的性能稳定性。

19、（2）本发明添加少量cu、ni微合金元素，并调控1.2<cu/ni<3.5，在控制合金成本基础上，一方面可显著提高1.5gpa级别q&p钢的耐蚀性；另一方面有利于基体组织中存在的5%~15%残留奥氏体在高应变区发生trip效应，这不仅提高超高强q&p钢的塑性稳定性，使其断后伸长率>12.5%；还可优化超高强q&p钢的强塑性匹配，增加强塑积稳定性，强塑积>20gpa·%，从而显著提升超高强q&p钢的抗碰撞能力。

20、（3）本发明采用二次冷轧+二次未再结晶区退火的制备方法，特别适用于生产更薄规格的1.5gpa级别q&p钢，本次实施例的成品厚度为1.0~2.0mm，但本发明并不限于此，这种工艺流程更适用于超高强钢的批量化、连续化、工业化生产。

21、（4）本发明保证一次冷轧和二次冷轧的最后2道次冷轧压下率分别控制在14%~16%和12%~14%，使得连续退火工艺前的初始中温混合晶粒组织得到细化，并在一定程度上消除带钢的加工硬化和残余应力，同时有助于储存晶粒中的畸变能，均有利于提高1.5gpa级别q&p钢的性能稳定性。

技术特征：

1.一种力学性能稳定的1.5gpa级别q&p钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，钢坯采用c-mn-si的成分体系。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1具体为将钢坯加热至1230±15℃，保温45±15min，然后将钢坯进行锻造，控制终锻温度≥920℃。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，将锻坯加热至均热温度1235±15℃，控制均热段保温时间为120±20min，热轧开轧温度为1170±20℃，热轧终轧温度为880±15℃，控制最后3道次的热轧压下率分别>40%、>35%和>30%。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，热轧钢板先以30℃/s的冷速将钢板冷却到540±20℃，置入550℃的保温炉中进行保温，保温时间为120±10min，然后再空冷至室温。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s3中，一次冷轧的累积压下率控制在45%~55%，最后2道次冷轧压下率控制在14%~16%。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s4中，二次冷轧的累积压下率控制在40%~45%，最后2道次冷轧压下率控制在12%~14%。

8.一种采用如权利要求1~7任一所述的制备方法生产的1.5gpa级别q&p钢，其特征在于，以质量百分比计，q&p钢的化学成分为c：0.20%~0.24%、mn：2.50%~2.90%、si：0.60%~0.80%、alt：0.80%~1.20%、cr：0.50%~0.80%、mo：0.25%~0.30%、nb：0.025%~0.035%、cu：0.7%~0.9%、ni：0.25%~0.60%、b：0.0025%~0.0040%，p、s、o、n四种元素均不大于0.005%，且满足3.5<mn/cr<5.5，0.50≤si/alt≤0.95，7<mo/nb<11，1.2<cu/ni<3.5，余量为fe及其他不可避免的杂质。

9.如权利要求8所述的1.5gpa级别q&p钢，其特征在于，q&p钢的组织包括铁素体、贝氏体和残留奥氏体。

10.如权利要求8所述的1.5gpa级别q&p钢，其特征在于，q&p钢的屈强比稳定控制在0.63±0.015，屈服强度稳定控制在990±25mpa，抗拉强度稳定控制在1550±30mpa，断后伸长率>12.5%，扩孔率λ≥30%，强塑积>20gpa·%。

技术总结
本发明涉及汽车用高强钢技术领域，具体涉及一种力学性能稳定的1.5GPa级别Q&P钢及其制备方法。步骤如下：S1：将钢坯加热保温，然后锻造；S2：将锻坯加热保温，进行热轧；S3：将热轧钢板进行一次退火、酸洗和一次冷轧；S4：将冷硬带钢进行二次退火、二次冷轧；S5：对冷硬带钢进行连续退火处理；冷却到缓冷温度再快速冷却到335±15℃，随即采用电阻感应加热到配分温度；最后将钢板淬火至室温。本发明制备得到的1.5GPa级别Q&P钢的屈强比稳定在0.63±0.015，屈服强度稳定在990±25MPa，抗拉强度稳定在1550±30MPa，断后伸长率>12.5%，扩孔率λ≥30%，强塑积>20GPa·%。

技术研发人员：侯晓英,郝亮,丁明凯,刘万春,康华伟,尹翠兰,王业勤,王鹏
受保护的技术使用者：山东钢铁集团日照有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10