一種高強度中碳含鉻低錳輕質鋼及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強度中碳含鉻低錳輕質鋼及制備方法。其重量百分比為：C 0.20～0.40％，Al 4.0～6.0％，Mn 3.0～6.0％，Cr 0.2～1.5％，P<0.02％，S<0.01％，N<0.004％，F(xiàn)e余量。制備方法是將的中碳含鉻低錳輕質鋼在真空感應爐內進行冶煉，冶煉過程中充氬氣保護，然后進行模鑄；脫模后，鑄錠被加熱至1200℃，保溫1小時后進行熱軋，熱軋的初軋溫度控制在1050～1150℃，終軋溫度控制在850～1000℃，熱軋至3mm后空冷至室溫。將熱軋后的鋼板冷軋至1.2mm，將冷軋板加熱至790～820℃退火溫度保溫1min后快速冷至400℃保溫3min得到強塑積大于30GPa％的輕質鋼。與相同強度級別的高強鋼相比，本發(fā)明的中碳含鉻低錳輕質鋼具有優(yōu)異的比強塑積。
【專利說明】
一種高強度中碳含鉻低錳輕質鋼及制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種高強度中碳含鉻低錳輕質鋼及制備方法，屬特種鋼制備工藝技 術。
【背景技術】
[0002] 為了應對日益嚴重的能源危機和環(huán)境污染，現(xiàn)代汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢是輕量、節(jié) 能、耐蝕與安全，多采用高強度或超高強度鋼板，以降低鋼板厚度實現(xiàn)輕量化設計。先進高 強鋼在汽車用鋼的比例將從2009年的7%增加到2020年的28%-36%，特別是在亞洲國家， 比例將更高。汽車重量每減輕1%，燃料消耗可降低〇.6%-1.0%。研究表明，與傳統(tǒng)汽車用 先進高強鋼相比鋼中的鋁含量達到5-6wt% (重量百分數(shù))時，汽車零部件可減重8-10%。由 于大量鋁元素的添加，使鋼的密度顯著降低，這類鋼被稱為輕質高強鋼。
[0003] 考慮將輕質高強鋼運用于實際生產，本專利控制錳、鋁含量均低于6wt. %，并為了 提高塑性，抑制κ碳化物脆性相析出，添加少量鐵素體形成元素鉻，在恰當?shù)墓に嚄l件下不 但使其具備傳統(tǒng)汽車用鋼高強韌性特點，同時實現(xiàn)低密度化，在汽車材料領域具有巨大的 潛在應用價值。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種特殊成分的中碳含鉻低錳輕質鋼及其制備方法。本發(fā) 明的另一目的是通過添加少量鉻，結合冷乳變形處理，得到超高比強塑積輕質鋼。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術手段和措施來實現(xiàn)的：這種高強度中碳含鉻低錳輕質鋼， 其特征在于重量百分組成為:C 0.20~0.40%，A1 4.0~6.0%，Mn 3.0~6.0%，Cr 0.2~ 1.5%，P〈0.02%，S〈0.01%，N〈0.004%，F(xiàn)e余量。
[0006] 所述的高強度中碳含鉻低錳輕質鋼，重量百分組成選擇為:CO.25%，A1 4.5%，Mn 3.5%，Cr 0·2%，Ρ 0.01%，S 0·008%，Ν 0.003%，F(xiàn)e余量。
[0007] 所述的高強度中碳含鉻低錳輕質鋼，重量百分組成選擇為:C0.30%，A1 4.5%，Mn 4.0%，Cr 1·0%，Ρ 0.01%，S 0·008%，Ν 0.003%，F(xiàn)e余量。
[0008] 所述的高強度中碳含鉻低錳輕質鋼，重量百分組成選擇為:C0.30%，A1 5.0%，Mn 5.5%，Cr 1·0%，Ρ 0.01%，S 0·008%，Ν 0.003%，F(xiàn)e余量。
[0009] 所述的高強度中碳含鉻低錳輕質鋼，重量百分組成選擇為:CO.35%，A1 5.5%，Mn 5.5%，Cr 1·5%，Ρ 0.01%，S 0·008%，Ν 0.003%，F(xiàn)e余量。
[0010] 所述的中碳含鉻低錳輕質鋼的制備方法，包括如下步驟：
[0011] A、在真空感應爐內冶煉上述組分的鋼坯，冶煉過程中充氬氣保護，然后進行模鑄；
[0012] B、脫模后，鑄錠加熱至1200 °C，保溫1小時后進行熱乳，熱乳的初乳溫度控制在 1050~1150°C，終乳溫度控制在850~HKKTC，熱乳至3mm后空冷至室溫；
[0013] C、將熱乳后的鋼板冷乳，冷乳至1.2mm，將冷乳后的鋼板加熱至790~820 °C保溫 Imin后快速至冷卻400°C保溫3min得到強塑積大于30GPa%的輕質鋼。
[0014] 本發(fā)明的技術進步效果表現(xiàn)在:鋼中加入大量的鋁作為輕質化元素，對于材料密 度的降低效果十分明顯;加入少量的鉻抑制脆性相析出，明顯提高材料的塑性;經過連續(xù)退 火處理后，輕質鋼為鐵素體和奧氏體兩相組織，在外加載荷作用下，奧氏體發(fā)生應變誘發(fā)馬 氏體轉變(TRIP效應），從而有效的提高了抗拉強度和延伸率，獲得強塑積大于30GPa %的輕 質鋼。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1: C 0.20 ~ 0.40% (0.25%) Al 4.0 ~ 5.5% (4,5%) Mn 3.0; ~ 6.0% (3.5%) Cr 0.2-1.5% (0.2%)
[0016] P < 0.02% (OiM %) S < 0.01 % (0.008%} N < 0.004% (0.003%) Fe 佘量
[0017] 其中工藝過程和步驟如下：
[0018] 在真空感應爐內冶煉上述組分的鋼坯，冶煉過程中充氬氣保護，然后進行模鑄;脫 模后，鑄錠加熱至1200°C，保溫1小時后進行熱乳，熱乳的初乳溫度控制在1000°C，終乳溫度 控制在900°C，熱乳至3mm后空冷至室溫;將熱乳后的鋼板冷乳冷乳至1.2mm，將冷乳板加熱 至820°C保溫Imin后快速冷卻至400°C保溫3min得到抗拉強度為783MPa，延伸率為40%，強 塑積為31.3GPa%的輕質鋼。
[0019] 經儀器檢測，該鋼為鐵素體與奧氏體組成的雙相組織。
[0020] 經過儀器測試，不同溫度退火處理后冷乳鋼板各項力學性能值如下：
[0021] 表1不同溫度退火后該鋼種的靜態(tài)力學性能
[0023] 實施例2: C 0.20 ~ 0.40% (0.3%) AI 4.0 ~ 6.0% (4.5%) Mn 3.0 ~ 6.0% (4.5%) Cr 0.2 ~ 1.5% (L0%)
[0024] P < 0.02% (0.01%) S < 0.01% (0.008%) N < 0.004% (0,003%) Fe 佘量
[0025] 其中工藝過程和步驟如下：
[0026]在真空感應爐內冶煉上述組分的鋼坯，冶煉過程中充氬氣保護，然后進行模鑄;脫 模后，鑄錠加熱至1200°C，保溫1小時后進行熱乳，熱乳的初乳溫度控制在1000°C，終乳溫度 控制在900°C，熱乳至3mm后空冷至室溫;將熱乳后的鋼板冷乳冷乳至1.2mm，將冷乳板加熱 至820°C保溫Imin后快速冷卻至400°C保溫3min得到抗拉強度為772MPa，延伸率為41%，強 塑積為31.7GPa%的輕質鋼。
[0027]經儀器檢測，該鋼為鐵素體與奧氏體組成的雙相組織。
[0028] 經過儀器測試，不同溫度退火處理后冷乳鋼板各項力學性能值如下：
[0029]表2不同溫度退火后該鋼種的靜態(tài)力學性能
[0031] 實施例3: C 0.20 ~ 0.40% (0.3%) Al 40 ~ 6.0% (5.0%) Mn 3.0 ~ 6.0% (5,5%) Cr 0.2 ~ 1.5% (1,0%)
[0032] P <0.02% (0.01%) S <0.01% (0.008%) N < 0.004% (0.003%) Fe 佘量
[0033] 其中工藝過程和步驟如下：
[0034]在真空感應爐內冶煉上述組分的鋼坯，冶煉過程中充氬氣保護，然后進行模鑄;脫 模后，鑄錠加熱至1200°C，保溫1小時后進行熱乳，熱乳的初乳溫度控制在1000°C，終乳溫度 控制在900°C，熱乳至3mm后空冷至室溫;將熱乳后的鋼板冷乳冷乳至1.2mm，將冷乳板加熱 至790°C保溫Imin后快速至冷卻400°C保溫3min得到抗拉強度為724MPa，延伸率為44%，強 塑積為31.9GPa%的輕質鋼。
[0035]經儀器檢測，該鋼為鐵素體與奧氏體組成的雙相組織。
[0036] 經過儀器測試，不同溫度退火處理后冷乳鋼板各項力學性能值如下：
[0037]表3不同溫度退火后該鋼種的靜態(tài)力學性能
[0039] 實施例4: C 0,20 - 0.40% (0.35%) Al 4,0 ~ 6.0% (5.5%) Mn 3,0 - 6.0% (5.5%) Cr OJ- 1.5% (1.5%)
[0040] P < 0.02% (0.01%) S < 0.01% (0.008%) N < 0.004% (0.003%) Fe 余量
[0041 ] 其中工藝過程和步驟如下：
[0042] 在真空感應爐內冶煉上述組分的鋼坯，冶煉過程中充氬氣保護，然后進行模鑄;脫 模后，鑄錠加熱至1200°C，保溫1小時后進行熱乳，熱乳的初乳溫度控制在1000°C，終乳溫度 控制在900°C，熱乳至3mm后空冷至室溫;將熱乳后的鋼板冷乳冷乳至1.2mm，將冷乳板加熱 至790°C保溫Imin后快速冷卻至400°C保溫3min得到抗拉強度為717MPa，延伸率為45%，強 塑積為32.3GPa%的輕質鋼。
[0043] 經儀器檢測，該鋼為鐵素體與奧氏體組成的雙相組織。
[0044] 經過儀器測試，不同溫度退火處理后冷乳鋼板各項力學性能值如下：
[0045] 表4不同溫度退火后該鋼種的靜態(tài)力學性能
[0048]測量本專利中各鋼的密度，并將其抗拉強度、延伸率和比強塑積與已其他類型的 汽車用高強鋼進行比較如表5所示。
[0049]表5該鋼與同級別高強鋼性能對比
[0051]可以看出，與相同強度級別的高強鋼相比，本發(fā)明方法制得的中碳含鉻低錳輕質 鋼具有優(yōu)異的比強塑積。
【主權項】
1. 一種高強度中碳含鉻低錳輕質鋼，其特征在于重量百分組成為:c 0.20~0.40%，A1 4.0~6·0%，Μη 3.0~6.0%，Cr 0.2~1.5%，卩〈0.02%，5〈0.01%小〈0.004%，卩6余量。2. 根據(jù)權利要求1所述的高強度中碳含鉻低錳輕質鋼，其特征在于重量百分組成選擇 為：C 0.25%，A1 4.5%，Mn 3.5%，Cr 0.2%，P 0.01%，S 0.008%，N 0.003%，F(xiàn)e余量。3. 根據(jù)權利要求1所述的高強度中碳含鉻低錳輕質鋼，其特征在于重量百分組成選擇 為：C 0.30%，A1 4.5%，Mn 4.0%，Cr 1.0%，P 0.01%，S 0.008%，N 0.003%，F(xiàn)e余量。4. 根據(jù)權利要求1所述的高強度中碳含鉻低錳輕質鋼，其特征在于重量百分組成選擇 為：C 0.30%，A1 5.0%，Mn 5.5%，Cr 1.0%，P 0.01%，S 0.008%，N 0.003%，F(xiàn)e余量。5. 根據(jù)權利要求1所述的高強度中碳含鉻低錳輕質鋼，其特征在于重量百分組成選擇 為：C 0.35%，A1 5.5%，Mn 5.5%，Cr 1.5%，P 0.01%，S 0.008%，N 0.003%，F(xiàn)e余量。6. 根據(jù)權利要求1所述的中碳含鉻低錳輕質鋼的制備方法，包括如下步驟： A、 在真空感應爐內冶煉上述組分的鋼坯，冶煉過程中充氬氣保護，然后進行模鑄； B、 脫模后，鑄錠加熱至1200°C，保溫1小時后進行熱乳，熱乳的初乳溫度控制在1050~ 1150°C，終乳溫度控制在850~1000°C，熱乳至3mm后空冷至室溫； C、 將熱乳后的鋼板冷乳，冷乳至1.2_，將冷乳后的鋼板加熱至790~820°C保溫lmin后 快速至冷卻400°C保溫3min得到強塑積大于30GPa%的輕質鋼。
【文檔編號】C22C38/04GK106086658SQ201610444069
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】何燕霖, 董超, 許衽, 錢靈峰, 朱旭東, 李麟
【申請人】上海大學