[发明专利]低合金第三代先进高强度钢

说明书

优先权

本申请要求2015年5月20日提交的标题为“LOW ALLOY 3^RDGENERATION ADVANCED HIGH STRENGTH STEEL OBTAINED BY OPTIMAL INTERCRITICAL ANNEALING”的美国临时申请序列号62/164,231的优先权，该临时申请的公开内容以引用方式并入本文。

背景技术

汽车工业不断寻求更轻而使车辆更节省燃料、并且更坚固而获得增强的耐碰撞性、同时仍然可以成形的更加具有成本效益的钢。正在开发的满足这些需求的钢通常被称为第三代先进高强度钢。这些材料的目标是通过减少组合物中昂贵合金的量而相对于其他先进高强度钢降低成本，同时仍改善成形性和强度二者。

被视为第一代先进高强度钢的双相钢具有由铁素体和马氏体的组合构成的微结构，其产生良好的强度-延展性比，其中铁素体为钢提供延展性，而马氏体提供强度。第三代先进高强度钢的微结构之一采用铁素体、马氏体和奥氏体(也称残留奥氏体)。在此三相微结构中，奥氏体允许钢进一步扩大其塑性变形(或增大其拉伸伸长率)。当奥氏体经受塑性变形时，其转变为马氏体并提高钢的总体强度。奥氏体稳定性为当经受温度、应力或应变时奥氏体向马氏体转变的阻力。奥氏体稳定性由其组成控制。元素如碳和锰将提高奥氏体的稳定性。硅是铁素体稳定剂，然而，由于其对淬透性、马氏体开始温度(Ms)和碳化物形成的影响，Si的添加也可提高奥氏体稳定性。

临界区(intercritical)退火是在铁素体和奥氏体的晶体结构同时存在的温度下的热处理。在高于碳化物溶解温度的临界区温度下，铁素体的碳溶解度极小；同时C在奥氏体中的溶解度相对较高。两相之间的溶解度差异具有将C集中在奥氏体中的作用。例如，如果钢的主体碳组成为0.25重量％，如果存在50％的铁素体和50％的奥氏体，则在临界区温度下，铁素体相中的碳浓度接近0重量％，而奥氏体相中的碳现在为0.50重量％。为使临界区温度下奥氏体的碳富集最佳，温度也应高于渗碳体(Fe3C)或碳化物溶解温度，即渗碳体或碳化物溶解的温度。该温度将被称为最佳临界区温度。发生最佳铁素体/奥氏体含量的最佳临界区温度为高于渗碳体(Fe3C)溶解的温度区域和奥氏体中碳含量最大化的温度。

在室温下保留奥氏体的能力取决于Ms温度与室温的接近程度。可使用以下公式来计算Ms温度：

M_s＝607.8-363.2*[C]-26.7*[Mn]-18.1*[Cr]-38.6*[Si]-962.6*([C]-0.188)²式1

其中，Ms以℃表示，元素含量为重量％。

发明内容

高强度钢在临界区退火过程中包含约20-80体积％的铁素体和20-80％的奥氏体，并且其中在临界区退火过程中奥氏体相的Ms计算温度为≤100℃。临界区退火可以以间歇工艺进行。或者，临界区退火可以以连续工艺进行。高强度钢呈现出至少20％的拉伸伸长率和至少880MPa的极限拉伸强度。

高强度钢可包含0.20-0.30重量％的C、3.0-5.0重量％的Mn，并且Al和Si的添加使得最佳临界区温度高于700℃。或者，高强度钢可包含0.20-0.30重量％的C、3.5-4.5重量％的Mn、0.8-1.3重量％的Al、1.8-2.3重量％的Si。或者，高强度钢可包含0.20-0.30重量％的C、3.5-4.5重量％的Mn、0.8-1.3重量％的Al、1.8-2.3重量％的Si、0.030-0.050重量％的Nb。

热轧后，高强度钢可具有至少1000MPa的拉伸强度和至少15％的总伸长率。在一些实施方案中，热轧后，高强度钢具有至少1300MPa的拉伸强度和至少10％的总伸长率。在其他实施方案中，热轧和连续退火后，高强度钢具有至少1000MPa的拉伸强度和至少20％的总伸长率。

对钢条带退火的方法包括以下步骤：选择所述钢条带的合金组成；通过测定所述合金内铁碳化物基本上溶解、并且所述条带的奥氏体部分的碳含量为主体条带组合物的碳含量的至少1.5倍的温度，来确定所述合金的最佳临界区退火温度；在所述最佳临界区退火温度下对所述条带退火。该方法可还包括对所述条带进行附加的临界区退火的步骤。

附图说明

图1示出了实施例1的本申请的钢的一个实施方案的相分数以及奥氏体中碳含量对温度(℃)的关系，如用所计算。

图1a示出了实施例1的合金41的奥氏体中碳含量对温度(℃)的关系。用计算。