本發(fā)明涉及汽車用鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是指一種超快速加熱工藝生產(chǎn)高強(qiáng)塑積中錳冷軋鋼板的方法。
背景技術(shù)：
：高強(qiáng)度高塑性材料一直為材料工作者所追求，當(dāng)前汽車鋼行業(yè)領(lǐng)域面臨著產(chǎn)品性能提升的需求來保證安全，同時(shí)要求車身輕量化及新型工藝的開發(fā)以降低能耗標(biāo)準(zhǔn)并減少污染物排放，進(jìn)而滿足相應(yīng)的節(jié)能環(huán)保的社會(huì)規(guī)范。近年來，中錳誘發(fā)塑性鋼的開發(fā)很好的滿足了汽車車身用鋼的性能需求，基于trip效應(yīng)和m3型組織結(jié)構(gòu)，其高強(qiáng)塑的性能優(yōu)于第一代汽車用鋼的10-20gpa％的水平，具有良好的構(gòu)件成型性，優(yōu)秀的安全件吸收能和防撞變形能力；此外加工成本與冶煉難度也遠(yuǎn)低于以twip鋼和亞穩(wěn)奧氏體鋼為主的第二代汽車鋼，由此得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，成為第三代汽車鋼的重要代表。當(dāng)前，中錳鋼的退火工藝主要包括連續(xù)退火和罩式退火兩類，其核心為鐵素體逆相變至奧氏體。罩式退火工藝的退火時(shí)間在數(shù)個(gè)小時(shí)到數(shù)十個(gè)小時(shí)之間，而連續(xù)退火的退火時(shí)間在3-10分鐘之間。之前關(guān)于中錳鋼的研究多認(rèn)為，要獲得良好的強(qiáng)塑積水平退火時(shí)間一般都較長，在半小時(shí)以上，因?yàn)閵W氏體的長大與穩(wěn)定性的提高需要錳元素由鐵素體擴(kuò)散配分至奧氏體中。如前述發(fā)明的第三代高強(qiáng)高塑汽車用鋼(cn101638749a)和一種高強(qiáng)塑積的冷軋中錳鋼及其制備方法(cn106086640)，在最終退火時(shí)均要求退火時(shí)間足夠長。連退工藝中由于生產(chǎn)線的限制其退火時(shí)間通常在10min以內(nèi)，但由于加熱速率(10-40℃/s)要顯著高于罩式退火，導(dǎo)致再結(jié)晶被推遲至更高溫度發(fā)生，部分冷軋鋼板的形變組織在轉(zhuǎn)變至奧氏體前還沒有發(fā)生完全再結(jié)晶，變形組織會(huì)加快奧氏體逆相變的進(jìn)行，利用再結(jié)晶和奧氏體逆相變的相互作用，也可以在1-10min內(nèi)獲得良好的強(qiáng)塑積性能。前述發(fā)明的連續(xù)退火生產(chǎn)高強(qiáng)塑積汽車用鋼板的方法(cn102925790a)，基于合理的化學(xué)成分設(shè)計(jì)和合金元素配分，在最終退火前對(duì)冷軋組織進(jìn)行預(yù)處理，使其析出細(xì)小彌散的碳化物顆粒，并在最終兩相溫度區(qū)短時(shí)間連續(xù)退火時(shí)實(shí)現(xiàn)固溶，該碳化物顆粒可以提供奧氏體形核核心并縮短奧氏體長大元素配分時(shí)間，得到的優(yōu)良穩(wěn)定性的奧氏體進(jìn)而誘發(fā)室溫下的trip或者twip機(jī)制，提高鋼的塑性和強(qiáng)度。近十幾年來，得益于橫向磁通感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)超快速的脈沖式加熱。而本發(fā)明的退火工藝，不同于以往的罩式退火或者連續(xù)退火，就是利用超快速加熱，將冷軋鋼板在極短時(shí)間內(nèi)加熱到至兩相區(qū)，不保溫或者保溫時(shí)間極短(<0.5s)立刻冷卻的工藝。此工藝可以將退火時(shí)間縮短到數(shù)秒內(nèi)，并且也可以獲得良好的強(qiáng)度和塑性，從而將退火工藝的效率和節(jié)能性提升到最高水平。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超快速加熱工藝生產(chǎn)高強(qiáng)塑積中錳冷軋鋼板的方法，減少退火時(shí)間，以極大地提升生產(chǎn)效率、降低能耗，同時(shí)得到進(jìn)一步提升的鋼板力學(xué)性能。本發(fā)明通過采用冷軋板形變存儲(chǔ)能獲得非平衡態(tài)的組織，采用>100℃/s加熱速率加熱冷軋板至兩相區(qū)，保溫時(shí)間很短(<0.5s)乃至不保溫后將樣品冷卻至室溫(空冷即可)。此工藝可以將工藝時(shí)間縮短到數(shù)秒內(nèi)，并且可以獲得良好的強(qiáng)塑積性能，將熱處理工藝的效率和節(jié)能性提升到最高水平。目前，通過應(yīng)用橫向磁通感應(yīng)加熱技術(shù)的設(shè)備可以滿足100-300℃/s范圍內(nèi)的加熱速率，因而存在工業(yè)化生產(chǎn)的可行性。另外，超快速加熱可以推遲冷軋變形組織的再結(jié)晶，并使得奧氏體逆相變與bcc相再結(jié)晶并行重疊發(fā)生；還可以更大程度地保持形變存儲(chǔ)能與形變組織，加速了奧氏體逆相變的發(fā)生，在極短時(shí)間內(nèi)就可以獲得大量具有良好穩(wěn)定性的殘余奧氏體，進(jìn)而在變形過程中通過相變誘發(fā)塑性提高鋼的塑性和強(qiáng)度。該方法包括如下步驟：(1)鋼的冶煉與凝固：通過轉(zhuǎn)爐、電爐或感應(yīng)爐煉鋼，采用連鑄生產(chǎn)鑄坯或模鑄生產(chǎn)鑄錠；(2)鑄坯或鑄錠開坯后的熱連軋：將鑄坯或鑄錠經(jīng)1100-1250℃加熱，由粗軋機(jī)進(jìn)行5-20道次軋制，熱軋到30-50mm厚度規(guī)格，再由熱連機(jī)組進(jìn)行5-7道次軋制到4-15mm后，在550-700℃卷??；(3)將步驟(2)中得到的熱連軋卷在650-700℃退火，退火時(shí)間超過1小時(shí)，然后經(jīng)過酸洗處理，直接進(jìn)行室溫冷軋至0.5-3.0mm；(4)對(duì)步驟(3)中得到的冷軋鋼板進(jìn)行超快速加熱工藝處理，以100-500℃/s的加熱速率對(duì)冷軋鋼板進(jìn)行加熱至兩相區(qū)，控制終溫為700-750℃，在保溫時(shí)間≤0.5s的條件下進(jìn)行冷卻，得到高強(qiáng)塑積中錳冷軋鋼板。其中，步驟(1)中所得鑄坯或鑄錠的化學(xué)成分為0.2-0.4wt％c，6.0-9.0wt％mn，2.00-3.00wt％al，p≤0.020wt％，s≤0.02wt％，余量為fe及不可避免的不純物。步驟(4)中超快速加熱采用電阻或者磁感應(yīng)通道加熱的辦法。步驟(4)中所制備的鋼板，其組織特征為馬氏體、鐵素體和殘余奧氏體組織，并在高加熱速率條件下殘留一定量的變形組織和析出的滲碳體。步驟(4)中所制備的冷軋鋼板，屈服強(qiáng)度≥900mpa，抗拉強(qiáng)度≥1200mpa，延伸率為20-45％，強(qiáng)塑積為30-55gpa％。步驟(1)所制得的鑄坯或鑄錠中另加以下一種或多種元素，進(jìn)一步提高性能：ni:0.1-3.0wt％、cr:0.2-3.0wt％、mo:0.1-0.8wt％、si:0.3-2.3wt％、cu:0.5-2.0wt％、b：0.0005-0.005wt％、nb:0.02-0.10wt％、[n]:0.002-0.25wt％、ti：0.05-0.25wt％、v：0.02-0.35wt％、re(稀土):0.002-0.005wt％、ca:0.005-0.03wt％。其中添加ni、mo、cr、b等可進(jìn)一步提高鋼的淬透性或低溫沖擊韌性；添加nb、v、ti等細(xì)化原奧氏體晶粒導(dǎo)致最終組織細(xì)化；添加cu、v等通過析出強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)度；添加si等提高強(qiáng)度和抑制碳化物析出等；添加[n]調(diào)節(jié)奧氏體的穩(wěn)定性。本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：上述方案中，有別于采用較低加熱速率和較長保溫時(shí)間的中錳鋼傳統(tǒng)退火工藝，本工藝通過冷軋組織的起始條件，通過提高加熱速率至100-500℃/s，可以推遲冷軋變形組織的再結(jié)晶，并使得奧氏體逆相變與bcc相再結(jié)晶并行重疊發(fā)生。超快速加熱可更大程度地保持形變存儲(chǔ)能與形變組織，加速了奧氏體逆相變的發(fā)生，在極短時(shí)間內(nèi)就可以獲得大量具有良好穩(wěn)定性的殘余奧氏體，從而獲得優(yōu)良的強(qiáng)塑積，同時(shí)將工藝效率提升至極致。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例中a鋼冷軋后經(jīng)100℃/s加熱至700℃保溫0.5s后冷卻的掃描電子顯微鏡照片；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中a鋼冷軋后經(jīng)100℃/s加熱至700℃保溫0.5s后冷卻的ebsd(電子背散射衍射)相分布照片；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中a鋼冷軋后經(jīng)300℃/s加熱至700℃保溫0.5s后冷卻的透射電鏡照片；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中a鋼冷軋后經(jīng)300℃/s加熱至700℃保溫0.5s后冷卻，由掃描透射電鏡(stem)和能譜儀(eds)檢測(cè)得到的奧氏體相與鐵素體兩相間的元素配分情況；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中a鋼冷軋后經(jīng)500℃/s加熱至700℃保溫0.5s后冷卻，拉伸實(shí)驗(yàn)獲得的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明提供一種超快速加熱工藝生產(chǎn)高強(qiáng)塑積中錳冷軋鋼板的方法，包括如下步驟：(1)鋼的冶煉與凝固：通過轉(zhuǎn)爐、電爐或感應(yīng)爐煉鋼，采用連鑄生產(chǎn)鑄坯或模鑄生產(chǎn)鑄錠；(2)鑄坯或鑄錠開坯后的熱連軋：將鑄坯或鑄錠經(jīng)1100-1250℃加熱，由粗軋機(jī)進(jìn)行5-20道次軋制，熱軋到30-50mm厚度規(guī)格，再由熱連機(jī)組進(jìn)行5-7道次軋制到4-15mm后，在550-700℃卷?。?3)將步驟(2)中得到的熱連軋卷在650-700℃退火，退火時(shí)間超過1小時(shí)，然后經(jīng)過酸洗處理，直接進(jìn)行室溫冷軋至0.5-3.0mm；(4)對(duì)步驟(3)中得到的冷軋鋼板進(jìn)行超快速加熱工藝處理，以100-500℃/s的加熱速率對(duì)冷軋鋼板進(jìn)行加熱至兩相區(qū)，控制終溫為700-750℃，在保溫時(shí)間≤0.5s的條件下進(jìn)行冷卻，得到高強(qiáng)塑積中錳冷軋鋼板。實(shí)施例1表1發(fā)明鋼的化學(xué)成分(wt％)成分cmnalvnbpsa0.256.92.7----<0.005<0.005b0.358.92.40.11--<0.0050.0058c0.358.72.50.120.01<0.0050.0050本實(shí)施例試驗(yàn)采用表1所示的a、b、c三種化學(xué)成分，由感應(yīng)爐冶煉，澆注成錠后熱鍛成50mm厚的板坯，然后經(jīng)中試用單機(jī)架軋機(jī)熱軋到4mm厚獲得熱軋產(chǎn)品，控制終軋溫度在800℃左右，隨后空冷至室溫。隨后對(duì)熱軋板進(jìn)行行軟化退火處理以便進(jìn)行冷軋，a鋼軋前在700℃保溫2小時(shí)，b、c鋼熱軋板在650℃保溫5小時(shí)，隨后冷卻至室溫，然后冷軋減薄至2mm。將a、b、c鋼的冷軋板在熱模擬試驗(yàn)機(jī)上通過電阻加熱以100-500℃/s內(nèi)不同加熱速率加熱至700-750℃，保溫0.5s隨后斷電空冷。通過對(duì)微觀組織的精細(xì)表征發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的加熱速(<10℃/s)，超快速加熱可以抑制再結(jié)晶，更大程度保留冷軋形變組織，促進(jìn)了奧氏體逆相變并提高了分?jǐn)?shù)，同時(shí)還抑制了加熱過程中析出大量碳化物，避免了傳統(tǒng)工藝長時(shí)間退火下組織粗大的不利影響。由圖1掃描電子顯微鏡照片可以看出以100℃/s加熱后的微觀組織除了殘余奧氏體和鐵素體外，還有少量滲碳體粒子；由圖2電子背散射衍射(ebsd)觀察可知該組織主要為fcc+bcc相(黑色為奧氏體相)，其中殘余奧氏體分?jǐn)?shù)約為30％。此外，雖然高加熱速率下可供奧氏體逆相變的時(shí)間很短，但如圖3和圖4所示，經(jīng)透射電鏡及能譜分析發(fā)現(xiàn)奧氏體和鐵素體之間仍然可以發(fā)生明顯的元素配分行為，可在后續(xù)拉伸測(cè)試中發(fā)生明顯的trip效應(yīng)，以保證鋼板的強(qiáng)度和塑性綜合性能。上述各鋼板均按照表2所示各工藝退火后，加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣品進(jìn)行拉伸試驗(yàn)檢測(cè)力學(xué)性能。特別地，a鋼冷軋后經(jīng)500℃/s加熱至700℃保溫0.5s后冷卻，拉伸實(shí)驗(yàn)獲得的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖5所示，相應(yīng)各個(gè)加工工藝對(duì)應(yīng)的機(jī)械性能見表2。其中超快速加熱條件下樣品的強(qiáng)塑積都超過了30gpa％，均超過了目前第三代汽車鋼的標(biāo)準(zhǔn)。表2冷軋板進(jìn)行不同加熱速率下超快速加熱工藝的鋼板力學(xué)性能由表2可以看出，采用超快速加熱(≥100℃/s)處理的冷軋鋼板屈服強(qiáng)度基本超過900mpa，抗拉強(qiáng)度均在1200mpa以上，強(qiáng)塑積在30gpa％以上，甚至最佳的強(qiáng)塑積性能達(dá)到了55gpa％，本次工藝獲得的性能不僅很好達(dá)到了現(xiàn)有的第三代汽車用鋼性能指標(biāo)，而且顯著提高了生產(chǎn)效率和降低了能耗，具有極大的工藝優(yōu)勢(shì)，有望投入到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12