[发明专利]一种高强度板材用合金钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钢，具体涉及一种高强度板材用合金钢及其制备方法。

背景技术

随着汽车产业的发展，对车辆安全性的要求越来越高，同时能源的紧缺和环保的需求也要求车辆减轻自重以减少燃油消耗，因此对车辆所用钢板的强度要求不断提高，同时对不同部位钢板的性能要求分工也越来越多、越细，先进的高强度钢(AHSS)或者超高强度钢(Ultra-HSS)应运而生。通常抗拉强度大于700MPa的钢种可归为超高强度钢。超高强度具有非常高的抗拉强度和高的形变吸收能，适合制造结构件、加强件、安全件等构件。

一般采用添加Nb、Ti、Ni、Cr、Mo和Cu等合金元素，通过固溶强化、析出强化和沉淀强化等强化方式来提高钢的强度，这样就导致生产工艺复杂和钢铁成本增加，也不利于钢铁的可回收利用。随着人们对绿色冶金和循环经济的重视，如何有效利用资源、降低制造成本成为研究的热点。本发明者充分利用“水作为合金元素”的设计思想，仅以碳、锰、硅的经济合理成分，尽可能少添加贵重合金元素，通过控制轧后冷却方式获得超高强度钢多相钢，其主要组织为贝氏体和马氏体与细小弥散分布的铁素体(有可能含有少量的残余奥氏体)，抗拉强度高于1000MPa，屈强比低，延伸率达20％，且具有良好的冷弯性能。

国际上有关热轧高强度钢板的制造方法已经形成多项专利，但主要集中于低合金高强度钢(HSLA)、双相钢(DP)和相变诱发塑性钢(TRIP)，对于汽车用超过1000MPa的热轧超高强度钢板(板厚1.5mm～6mm)，尚未统一标准。

发明内容

为达到上述目的，本发明的技术方案是，在材料设计上主要使用Si、Mn、Al等炼钢常用脱氧元素为主要合金元素，适当配以Cu、Cr、Nb，Ag，W微合金化。

本发明提供的高强度板材用合金钢其基本组成为如下质量百分比的成分：

C：0.30～0.38 Mn：0.5～0.8 Si：0.9～1 Al：0.01～0.6 Cr 2.0～2.2，Nb 0.08～0.1 Ag0.02～0.06 Cu 1.5～1.6 W 0.01～0.02，P：≤0.02S：<0.012其余为Fe和不可避免杂质。

本发明的高强度板材用合金钢的一个优选实施方案为：在上述化学成分中添加C：0.32～0.36％，更有选C：0.33～0.35％，更有选C：0.34％。

本发明的高强度板材用合金钢的另一个优选实施方案为：在上述化学成分中添加Mn：0.6～0.7％，更有选Mn：0.65％。

本发明的高强度板材用合金钢的另一个优选实施方案为：在上述化学成分中添加Al：0.01～0.6，更有选Al：0.02～0.1，更有选Mn：0.05。

本发明的高强度板材用合金钢的另一个优选实施方案为：在上述化学成分中添加Nb 0.08～0.1，更有选Nb 0.09。

本发明的高强度板材用合金钢的另一个优选实施方案为：在上述化学成分中添加Cu 1.5～1.6，更有选Cu 1.55。

下面，对本发明的高强度板材用合金钢及以该钢种制成的高强度板材用合金钢的化学成分作用作详细叙述。

C：决定钢的显微组织构成，可以显著提高钢的强度，过高时会大大降低焊接性能，按重量百分比计，宜采用含量0.30～0.38；

Mn：锰是置换型合金元素，通过固溶强化细化晶粒而提高钢的强度，是含贝氏体和马氏体钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化元素，能提高淬火后钢板的强度。锰是稳定奥氏体的元素，能降低奥氏体的相变温度，促进碳在奥氏体中的溶解，提高钢的淬透性。但要避免过高的锰含量，因为锰含量过高会降低奥氏体中碳的活度，这样促进了碳化物的形成，并阻碍铁素体相变，使冷却过程中碳的富集降到最低，无法淬火得到马氏体。过高的锰还易于偏析，恶化钢的性能。关于硅和锰，必须调整添加的相对量以控制相的分布和体积分数，按重量百分比宜采用含量0.5～0.8；

Si：硅在钢中起固溶强化作用，含量较多时能抑制碳化物的析出，促进铁素体形成，从而使碳扩散到奥氏体中。硅或类似元素充当铁素体稳定剂的作用，不仅加速先共析铁素体的形成，而且在贝氏体形成期间阻碍渗碳体的析出，加速碳扩散到奥氏体相中，提高钢的淬透性。添加硅并配合分段冷却工艺可以促进铁素体析出，有利于降低钢的屈服强度和屈强比，并使得钢在相变结束后，可能保留有少量的残余奥氏体，使钢在强度高的同时还具有一定的塑性。由于本发明不添加Nb、V和Ti也能获得延伸性能好的超高强度的钢，因此，要求添加硅元素，，按重量百分比，宜采用硅含量为0.9～1；