1000MPa级高强度高塑性含铝中锰钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高强钢生产技术领域，具体是指一种lOOOMPa级高强度高塑性含铝中 锰钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 汽车的发展方向是轻量化、降低燃油消耗、减少排放和提高安全性，未来汽车用钢 铁材料应该是具有强度和塑性良好结合的新一代钢铁材料，通过高强化来达到汽车的轻量 化，同时，需要较高的塑性来提高钢的成形性能和碰撞安全性能。汽车用薄板钢的高强塑积 (抗拉强度与伸长率的乘积）需求带动了超高强度、高塑性钢的研制与应用的发展。第一 代汽车用高强钢包括高强度IF钢、DP钢、CP钢、TRIP钢、QP钢和热成形马氏体钢，其组织 结构是以铁素体为基体，含有少量或部分马氏体、贝氏体硬化相，基本不含或含有少量残余 奥氏体。这些钢种的共有特征为具备优异的强度指标或塑性指标，但不能两项兼得，其强塑 积在10~20GPa%之间的水平。第二代汽车用钢是以全奥氏体组织的TWIP钢和奥氏体不 锈钢为代表的，其强塑积达到50~70GPa%的水平，具有非常高的碰撞吸收能力与良好的 成型能力。但其添加了大量的Cr、Ni、Mn等合金元素，总合金含量高达25 %以上，特别是高 Mn含量，导致了冶炼工艺性能较差，冶金工业生产难度较大。
[0003] 本发明之前，专利申请号为200910063337. 6,名称为"700MPa级高强冷轧碳铝锰 钢板及其制造方法"的发明专利公开了一种700MPa级高强冷轧碳铝锰钢板及其制造方法， 该钢板各组分的重量百分比为：C:0. 18~0. 23%;A1 :1. 20~1. 50%;Mn:1. 50~1. 80%， Si彡0. 50 %，P彡0. 040 %，S彡0. 005 %，余量为Fe及不可避免的杂质。该技术方案属于 含铝、低锰TRIP钢制造技术，利用C、Mn元素增强奥氏体稳定性、A1元素控制贝氏体转变的 机理，采用双相区热处理工艺以获得铁素体+贝氏体+亚稳奥氏体多相组织，其钢板强度级 另IJ、塑性指标均低。
[0004] 申请号为200910091129. 7,名称为"一种低成本高强塑积汽车用钢及其制备方法" 的发明专利，公开了一种基于合理化学成分设计控制马氏体相变、C/Mn等溶质再次配分和 奥氏体逆相变以获得多相、亚稳及多尺度的M3型组织结构，其化学成分的重量百分比为：C: 0? 01~0? 50%;Mn:3. 50~9. 0%，P彡0? 020%，S彡0? 02%，余量为Fe及不可避免的杂 质的基础上另加一种或多种元素，其中A1 :0. 015~0.06%，Si:0. 3~2. 3%。其试验结果 均为实验室数据，且热处理工艺流程繁杂、不适宜工业批量生产应用。
[0005] 专利申请号为201210261920.X，名称为"一种lOOOMPa高强塑积汽车用钢及其制 造方法"的发明专利，公开了一种抗拉强度大于l〇〇〇MPa、强塑积高于30GPa%的汽车用钢的 制造方法，其化学成分的重量百分比为：C:0. 11~0. 30%，Si:0. 1~2. 0%，Mn:5~10%， P彡0? 020%，S彡0? 02%，A1 :0? 01~2. 0%，N彡0? 02%，余量为Fe及不可避免的杂质。 其专利实施例结果应为实验室数据、不具备工业批量生产意义。其技术方案中热轧卷曲温 度为500~700°C、无法保证热轧室温组织为全马氏体组织；实施例冷轧连退力学性能屈强 比约为0. 9,影响钢板后续加工应用。目前，批量应用的汽车用高强钢只能具备高强度与高 塑性中的一项特性，而兼具高塑性、高强度特性的TWIP钢难以适应低成本的要求。
【发明内容】
[0006] 本发明lOOOMPa级高强度高塑性含铝中锰钢的化学成分，按照质量百分含量计 为：C:0? 05 ~0? 25%，Si:0? 02 ~0? 40%，Mn:7. 0 ~11%，P彡 0? 015%，S彡 0? 015%，A1 : 1. 50 ~3. 50%，Cr:0? 02 ~0? 60%，Cu彡 0? 50%，M〇 彡 0? 40%，Nb彡 0? 10%，N彡 0? 010%， 余量为Fe及不可避免的杂质。
[0007] 本发明的所述的lOOOMPa级高强度高塑性含铝中锰钢的制造方法，包括：冶炼、连 铸、热连轧、罩式退火、酸洗冷轧轧制、罩式退火或连续退火、精整包装的步骤，其特殊之处 在于：
[0008] 所述冶炼工艺流程为：铁水预脱硫、转炉冶炼、氩站、LF钢包炉/RH真空炉、连铸浇 铸，转炉出钢温度为1670~1730°C，铸坯进保温坑缓冷冷却；
[0009] 所述热连轧时：铸坯经1200~1300°C加热，由粗轧机进行5~12道次轧制，随后 进7机架精轧机组进行5~7道次轧制，终轧温度为830~910°C，卷曲温度400~600°C， 热轧卷卷曲后利用风机进行风冷冷却；
[0010] 所述罩式炉退火温度为700~750°C、退火均热时间为10~12h;
[0011] 所述酸洗冷轧轧制中控制酸洗液浓度总HC1在75~150g/l范围内；冷轧轧制总 压下率控制在50~65%区间内；
[0012] 所述连续退火炉退火温度为720~770°C、均热时间大于3~7min，平整延伸率大 于 1. 0 ~1，2%〇
[0013] 本发明钢的组分及其制造方法工艺参数设计原理分析如下：
[0014] 本发明钢组分设计时，考虑了其中其中，C、Mn元素为奥氏体形成元素，其含量增高 有利于亚稳奥氏体的获得，综合考虑试验钢焊接性能、钢质均匀性、合金成本等因素，设计 其质量百分含量分别为C:0. 05~0. 25%、Mn:7. 0~11 % ;Si为铁素体形成元素，具有固溶 强化作用，高表面质量要求限制Si含量上限值，设计Si质量百分含量分为0. 02~0. 40%; A1为非碳化物形成元素，具有抑制碳化物析出的作用，并且扩大热处理工艺窗口的作用，是 保证试验钢性能工艺稳定性的关键合金元素，设计质量百分含量为1. 0~3. 50% ;Nb为微 合金化元素，可显著提高奥氏体再结晶温度、细化晶粒，设计其质量百分含量为< 〇. 10% ; P、S、N为钢中杂质元素，应控制其含量。
[0015] 本发明钢的制造方法创新性采用大型钢铁联合企业普遍装备的转炉设备，冶炼已 属合金钢范畴的中锰钢，在转炉出钢过程中合理利用预热锰合金进行合金化，成功解决高 合金化温降制约转炉出钢温度的技术难点。同时，在炉外精炼过程中采用逐步合金化方式 进行锰、铝合金化。根据理论分析和生产实际经验，锰合金