[发明专利]一种铌、钒复合添加的具有高强塑积汽车用钢及制造方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，涉及一种室温组织为退火马氏体基体、贝氏体和残余奥氏体复相组织的铌、钒复合添加的具有高强塑积汽车用钢及其制造方法。

背景技术

自2000年以来，中国汽车工业发展迅速，每年均以两位数的速度增长。随着我国汽车产量的增加，汽车的安全性问题日益凸现。提高安全性主要通过车身的合理设计及选择具有高撞击能量吸收能力的材料，即高强高塑材料。由于汽车车体零件多采用冲压成形，塑性是汽车钢板的重要性能，良好的成形能力可以用来制备复杂的汽车零件。因此，具有强度和塑性综合优良性能的钢种成为高强度钢板的发展趋势。可以设想，未来的汽车用钢不是单纯的追求强度或单纯的追求塑性，而应该是一个强度和塑性良好结合的新一代钢铁材料。为汽车制造提供轻质和安全的钢材需要研发更高强度、更高塑性和更易加工的新型汽车用钢，这是国际汽车用钢的发展潮流。

由美国学者Krupitzer和Heimbuch率先提出的具有高强塑积性能的第三代汽车钢的概念，代表了未来新型汽车钢的研发方向。新型汽车用钢不但可以通过高强度来达到汽车的轻量化，而且较高的塑性提高了钢的成形能力和汽车的碰撞安全性能。Q&P钢作为第三代汽车用钢的典型代表，具有良好的强度和塑性，特别适用于加工汽车结构件、防撞件及内部加强板，迎合了汽车用钢减量化发展的趋势和潮流。

复相钢中一般通过添加Nb、V和Ti，利用细晶强化和析出强化提高钢的性能。Nb和V是强碳化物形成元素，能够细化晶粒且具有良好的析出强化作用，与其它元素协同既能提高钢的强度也能改善钢的韧性。V可以提高钢的淬透性，溶入铁素体中具有强化作用，可以形成稳定的碳化物，细化晶粒，N可以强化V的作用，此外，我国蕴含丰富的V资源储量，占全球总量的34％，居世界第一。Nb是微合金化元素，在钢中加少量的Nb可以提高钢的强度，起到沉淀强化及晶粒细化的作用。其中NbN可有效阻止奥氏体晶粒在加热过程中的长大，起到细化奥氏体晶粒的作用，并能改善钢的韧性。可以利用V的沉淀强化和Nb的晶粒细化相结合的方法获得更显著的强韧化效果。在已公开的有关金属材料加工专利中，中国专利申请CN201510504257.5，介绍了一种利用钒微合金化制造TRIP型退火马氏体钢的方法。中国专利申请CN201510504662.7，介绍了一种利用铌微合金化制造TRIP型退火马氏体钢的方法，其中抗拉强度达到1050MPa，强塑积达到25GPa·％以上。上述两项专利采用新的Q&P热处理工艺，在完全奥氏体区和两相区都保温600s。由于保温时间过长，在实际生产中会消耗大量的能源，效率降低。本发明缩短了热处理的时间，可以起到节能、高效的作用。按照铌和钒的科学配比复合加入钢中之后，不但强塑积达到30GPa·％以上，而且还具有优异的耐氢致延迟断裂性能。

综上所述，目前对于具有高强塑积的汽车用钢正处于发展阶段，对于铌、钒复合添加的具有TRIP效应的汽车用钢在国内外还未见报道，而且仅使用传统工艺。因此需要根据实验室的研究，在合金系统成分设计以及工艺控制上采取新的设计和工艺路线，才能生产符合性能要求的第三代汽车用钢，以满足市场需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有更好强度和塑性，且性能稳定的铌、钒复合添加的汽车用钢及其制造方法。

本发明采用了如下技术方案：一种钒和铌复合添加的高强塑积汽车用钢，其化学成分按重量百分比为：C≤0.30％、Si 1.20～1.80％、Mn 1.50～2.20％、P≤0.025％、S≤0.020％、V 0.12～0.18％、Nb 0.03～0.08％，V/Nb＝2.4～3.6，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的另一目的是提供上述铌、钒复合添加的具有高强塑积汽车用钢的制造方法，具体包括以下步骤：

(1)热轧板经酸洗后冷轧，冷轧压下率为45％～65％，冷轧板厚1.5～2.0mm，将冷轧薄板以5℃/s升温至完全奥氏体化温度900～930℃，保温100～200s，再以30℃/s降温至室温得到板条马氏体组织的淬火板。

(2)将上述淬火板以5℃/s加热至两相区温度750～860℃，保温100～200s，再以30℃/s降温至贝氏体区温度350～500℃，保温200～500s，最后以30℃/s降温至室温。

上述所述铌、钒复合添加的具有高强塑积汽车用钢，其室温组织为：退火板条马氏体基体、贝氏体和残余奥氏体组织。

C是奥氏体稳定元素，影响残余奥氏体的稳定性。碳元素还使马氏体的硬度得到提高，使钢最终的抗拉强度升高。