本发明属于金属材料领域，特别涉及到一种用于制造汽车结构件的复合微合金化中锰钢及其制造方法。
背景技术
进入廿一世纪以来，随着能源危机及环保问题日益突出，汽车行业朝着轻量化、低污染的趋势发展，因而高强度、轻质化、良好的成型性、耐候性、可焊性已经成为汽车用结构钢主要的研发方向。中锰钢以其独特的性能、适中的成本以及在汽车结构钢应用上极具潜力越来越为各钢铁生产商所重视，进行深入研发。
cn200810119820.7公开了一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法，其特征在于中锰钢热轧板的化学成分质量百分含量为：c：0.8％～1.2％，si≤0.8％，mn：7.0％～8.5％，p≤0.030％，s≤0.005％，cr：1.2％～1.8％，mo：0.2％～0.5％，v：0.2％～0.5％，nb≤0.1％，ti≤0.05％，al≤0.04％，b≤0.003％，其余为fe和不可避免的残存杂质元素。其碳含量高且添加了mo元素及较低含量的al，成本较高且无轻质化特点。
cn103695765a公开了一种高强度高塑性冷轧中锰钢及其制备方法。其成分按重量百分比为含c：0.18％，mn：10.62％，a1：4.06％，nb：0.025％，余量为fe及杂质。其成分设计锰含量较高且采取单一微合金化，生产难度大、微合金化效果也受到限制。
cn201310555814.7公开一种高硬度中锰钢锤头材料及其制备方法。其化学元素成分按质量百分比为：碳0.2％～0.5％、硅0.1％～0.3％、锰5.3％～5.5％、钼3.0％～3.2％、钛1.7％～1.9％、铬0.5％～0.7％、铈0.2％～0.4％、钇0.05％～0.07％、hf0.08％～0.12％、bi0.12％～0.15％、la0.02％～0.04％、s≤0.05％、p≤0.05％、余量为铁。合金元素含量高且有昂贵的稀土元素及钼，不适合用于汽车结构钢板生产。
cn201610917743.4公开了一种含铝锰钢，其化学成分为c1.30％～1.40％，mn15.5％～17.5％，si0.40％～0.80％，cr≤0.30％，ni≤1.00％，mo≤0.50％，s≤0.03％，p≤0.05％，al1.80％～2.20％，余量为fe。该钢锰、碳含量高，无微合金元素添加。
cn104694816a公开了一种强塑积大于30gpa·％的高al中锰钢的制备方法。化学成分质量百分比为：0.10％～0.35％c、5.0％～9.0％mn、4.0％～7.5％al、p<0.003％、s<0.002％，余量为fe及不可避免杂质。未采用微合金化技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对汽车用钢领域的发展需求，提供一种汽车用复合微合金化中锰钢及其制造方法。在基本中锰钢成分基础上，进行成分优化，同时添加nb、v、ti、cu元素，通过常规中锰钢退火工艺，获得抗拉强度大于980mpa，延伸率大于30％。
具体的技术方案是：
一种汽车用复合微合金化中锰钢，其化学成分按质量百分数为：c：0.1％～0.4％、si：0.2％～0.8％、cu：0.4％～0.8％、mn：4.0％～6.0％、al：2.5％～4.5％、ti：0.015％～0.030％、nb：0.02％～0.06％，v：0.04％～0.08％、p<0.020％、s<0.006％，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明中钢板中各元素的主要作用为：
c：碳是钢中最主要的固溶强化及稳定奥氏体元素，一定量的固溶碳才能保证强度及合适的显微组织。碳含量过高，于钢板的成型及焊接性不利。碳含量过低，则难以保证钢的强度及控制合适的显微组织。本发明中碳的范围控制在0.1％～0.4％。
si：硅是固溶强化元素，可以提高钢板的强度并增加碳在钢中的活度，抑制渗碳体形成，利于碳在钢中的扩散及配分，但过高则降低钢的塑性。同时过高的硅会恶化热轧钢板表面质量。本发明中硅的含量控制为0.2％～0.8％。
cu：扩大奥氏体相区，提高耐候性、提高钢的可焊性，在体素体中析出提高钢的强度，但含量过高引起热脆，含量过低则不能发挥其有益作用，本发明中铜含量的最优范围在0.4％～0.8％。
mn：锰是起到固溶强化及扩大奥氏体相区、稳定奥氏体。但锰含量过高会形成单一奥氏体组织，达不到所需的度并增加制造难度，过低则不能获得所需要双相组织。本发明中锰的含量为4.0％～6.0％。
al：铝可以形成抑制渗碳体析出，固定钢中的氮，起到一定的细化晶粒的作用，并能降低钢的密度。但过多则易形成δ铁素体，降低钢的塑性，本发明铝的范围为2.5％～4.5％。
ti：碳和氮结合形成微小的碳氮化物，可以细化晶粒、提高强度，改善钢的焊接性能。过高则易在高温析出粗大的tin恶化钢的塑性，过低则不能析出，本发明中钛含量的范围在0.015％～0.030％。
nb：可以形成碳氮化物，强烈抑制奥氏体再结晶而细化晶粒，并有析出强化的作用，过低则不能析出，本发明将铌限制在0.02％～0.06％。
v：是铁素体最好的析出强化元素，并能一定程度地细化晶粒。本发明中将钒含量的范围控制在0.04％～0.08％。
p：磷尽管可以提高钢板的强度，但会严重恶化钢的冷成型特别是二次成型性能，因此本发明将其含量控制在p<0.020％。
s：硫使钢中有害元素，会形成硫化锰降低钢板的性能，与钛形成化合物降低钛的有益作用。因此含量越少越好，本发明中将其含量控制在s<0.006％。
本发明采用以上化学成分，通过冶炼、连铸、铸坯加热、热轧、冷轧、退火工序，获得厚度为0.5～2.0mm的汽车用复合微合金化中锰钢，其具体的制造方法包括以下步骤：
(1)加热工艺：将成分合格的钢坯在加热炉中加热到1150±50℃，并保温4±0.5小时。使合金元素充分固溶、成分均匀。
(2)热轧工艺：经层流冷却，保证终轧入口温度为700±30℃，终轧出口温度为680±30℃，保证卷取温度为580～650℃，使nb、v、ti碳氮化物析出充分，卷取温度过高导致析出相粗化，于强度不利；过低则造成析出相过细，容易在冷轧退火后产生混晶。热轧工艺下钢板获得的组织为铁素体+奥氏体双相组织。
(3)冷轧工艺：冷轧压下率不低于70％。
(4)热处理：退火温度为760～860℃，保温5±0.5分钟，以冷却速度10～30℃/s冷却至100～150℃，再加热至500～600℃回火，等温3±0.5分钟，以冷却速度5～20℃/s冷至室温。
有益效果：
本发明同现有技术相比，有益效果如下：
(1)nb、v、ti、cu的复合加入显著细化晶粒，提高钢板的强度，其效果远大于单独添加；
(2)按本发明的两相区热轧工艺生产，热轧工艺下获得的铁素体+奥氏体双相组织，保证热轧板不经中间退火直接冷轧，而且锰在热轧时已经实现了动态配分，缩短冷轧退火时间；
(3)按本发明生产的钢板具有优良的综合性能：抗拉强度大于980mpa，延伸率大于30％。
附图说明
图1为实施例1热轧钢板的金相显微组织，其中组织为铁素体、奥氏体双相组织；
具体实施方式
以下实施例用于具体说明本发明内容，这些实施例仅为本发明内容的一般描述，并不对本发明内容进行限制。
将厚度为4.5mm热轧板酸洗后冷轧，本发明各实施例钢的化学成分如表1所示；本发明各实施例钢的轧制和退火工艺如表2所示；本发明各实施例钢的力学性能如表3所示。
表1本发明实施例的化学成分(wt，％)
表2本发明实施例的轧制和退火工艺
表3本发明实施例的力学性能
从以上实施例可知，按本发明方法生产的汽车用结构钢，钢板具有高强度(抗拉强度≥980mpa)，优良的纵向延伸率(a≥30％)。