[发明专利]一种高强度高塑性中锰冷轧钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料制造技术领域，涉及一种高强度高塑性中锰冷轧钢板及其制造方法。

背景技术

随着汽车工业的高速发展以及人类环保和能源意识的不断提高，汽车用金属材料正朝着节能和安全两大主要目标发展。为此，一方面应当提高金属材料的比强度从而降低车身重量，降低油耗，既利于节约能源又能减轻环境压力；另一方面应当提高金属材料的碰撞吸能能力，将碰撞的大部分能量转化为车身合理部位材料的塑性变形，使得驾乘人员的人身安全得到保障。

目前，在世界上众多钢铁材料研究者的多年共同努力研究下，已经开发形成了以DP钢、TRIP钢、CP钢等为代表的第一代先进高强钢，以及以TWIP钢、L-IP钢等为代表的第二代先进高强钢。典型TRIP钢借助于热轧或临界区等温淬火工艺制备，通过贝氏体相变时碳原子向奥氏体的扩散，获得含大量稳定残余奥氏体的三相组织。例如首钢总公司研究的冷轧TRIP钢（CN102312157A）,其强度大于1000Mpa，总延伸率大于18%，强塑积大于18GPa*%,但其强塑性指标不足以满足现代汽车工业的越来越高的要求。TWIP钢依靠高的合金元素（Mn质量分数大于18%）提高奥氏体稳定性，以获得孪晶诱导塑性，例如福州大学研究的通过900℃以上高温固溶处理制备的含铜TWIP钢（CN101956134A），其Mn质量百分含量在20%左右，Cu质量百分含量在3%左右，其强度大于1200MPa，总延伸率大于80%，强塑积大于100GPa*%，但这种方法的成分复杂，工艺对设备的要求高，成本高昂难以推广。

近年来，广大研究者开始着重研究第三代先进高强钢：具有比第一代先进高强钢具有更好的强度和塑性，同时又比第三代高强钢的成本显著降低。第三代先进高强钢的强塑积目标介于第一代高强钢和第二代高强钢之间，即20%-50%GPa*%左右。目前学者正通过采用Q&P工艺以及提高Mn含量等手段，开发第三代先进高强钢。北京科技大学开发的含铝中锰TRIP冷轧钢板（CN102304664A），采用Ar1+50℃终轧，酸洗并冷轧后采取在Ac1温度以上保温2-20min的方式进行热处理，得到的含铝中锰TRIP冷轧钢板抗拉强度为1040MPa，总延伸率为31%，强塑积为32GPa*%，该方法添加了Al、Nb等合金元素，但对强塑积的提高仍然有限。

现有的先进高强钢及其制备方法主要局限性在于强度与塑性结合不好、成分复杂、工艺繁琐等。现有的先进高强钢的强塑积往往仅能达到18-32GPa*%，为了追求高的强塑积常采用非常高含量的合金元素，或现有设备难以实现的工艺手段，使得生产成本过高。因此，在国内企业通常具备的设备条件下，采用尽量简单的成分体系及工艺，制备出尽可能高强塑积的汽车用冷轧钢板，是目前研究者关注的焦点。

发明内容

本发明目的是提供一种高强度高塑性中锰冷轧钢板及其制造方法，可实现在添加较低含量合金元素条件下，采用常规成产设备即可制备具有高强塑积的先进高强钢。

本发明所述的高强度高塑性低碳中锰冷轧钢板的制备方法，钢成分质量百分含量为：C：0.15-0.25%，Mn：7%-8%，Si：1.2%-1.8%，Al：≤0.05%，P：≤0.02%，S：≤0.008%，其余为Fe，具有1000-1150MPa的抗拉强度，40-45GPa*%的强塑积。包括以下几个步骤： 

1）冶炼，铸造：按照如上所述的高强度高塑性中锰冷轧钢板的成分进行冶炼，铸造成坯；

2）热轧：将钢坯加热到开轧温度后进行粗轧，经过多道次粗轧后进行精轧，经过多道次精轧后，空冷至室温；

3）中间热处理：将热轧板进行中间热处理，出炉空冷至室温；

4）冷轧：中间热处理后的板坯经酸洗后进行第一阶段冷轧，将第一阶段冷轧板进行退火处理，之后空冷至室温，经酸洗后进行第二阶段冷轧；

5）最终热处理：将冷轧钢板进行最终热处理，得到权利要求1所述的高强度高塑性中锰冷轧钢板。

所述热轧的钢坯加热温度为1200℃，完全奥氏体化1h后开轧，粗轧开轧温度为1150℃，粗轧终轧温度为1050℃，精轧开轧温度为1000℃，精轧终轧温度700-800℃，热轧压下率为85 %以上。

所述粗轧道次为4道次，精轧道次为3道次。

所述的中间热处理温度为Ar1以上80-120℃，保温时间8h及以上。

所述的第一阶段冷轧和所述的第二阶段冷轧，其变形量均为30%-50%。

所述的最终热处理为退火工艺，退火温度为Ar1以上60-80℃，退火时间为0.5-2h。