一种1200MPa级冷轧Q&P钢及其制造方法
【技术领域】
[OOOU 本发明设及一种高强度汽车用钢，尤其是一种1200MI^a级冷轴Q&P钢及其制造方 法。
【背景技术】
[000引 Q&P钢具有优良的抗拉强度与伸长率，抗拉强度达到1200MPa的同时伸长率达到 了 14%W上，广泛应用于汽车防撞杆、结构件、底盘等零部件，对汽车减重，提高安全性能， 减少环境排放等有重大意义。Q&P采用80~90%体积分数的马氏体强化，因此具有极高抗 拉强度，同时利用"碳配分"工艺与原理，将钢加热至奥氏体区，然后经过快速冷却，在泽火 温度和温度稍高的配分温度条件下保温，将马氏体中的过饱和的碳扩散至奥氏体而不形成 或极少形成碳化物析出，使得10~20%体积分数的稳定残余奥氏体保留至室温。残余奥氏 体在变形过程中发生应力诱发马氏体相变，产生TRIP效应，吸收大量变形能，大大提高Q&P 的塑性。
[000引 目前，公开号为CN103215516A、CN103805851A、CN103233161A、CN103805869A、 CN102226248A、CN101775470A的中国专利公开说明书，均公开了热轴Q&P钢的生产方法， 其特点是工艺流程短，生产成本低；但是对层流冷却工艺提出了很高的要求，工业上难W实 现，产品表面质量难W保证。而且，现有工艺的Q&P钢的抗拉强度超过1200MI^a时，钢中很 低的可扩散氨将导致钢延迟开裂，用于制造汽车将不利于汽车的行驶安全。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种限制钢中氨扩散与聚集的1200M化级冷轴 Q&P钢；本发明还提供了一种工艺简单的1200MPa级冷轴Q&P钢的制造方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采取的化学成分的质量百分含量为；C0. 15%~ 4. 0〇/〇,Si0. 3〇/〇 ~2. 0〇/〇,Mn1. 0〇/〇 ~5. 0〇/〇,S《0. 01〇/〇,P《0. 01〇/〇,H《20卵m，A1 0. 02〇/〇 ~ 2. 0%，Nb0. 01%~0. 04%，其余为化及不可避免的杂质。
[0006] 优选的，本发明化学成分的质量百分含量为；C0. 17%，Si1. 5%，Mn2. 2%， S《0. 01%，P《0. 01%，H《20卵m，A1 0. 06%，Nb0. 02%，其余为化及不可避免的杂质。
[0007] 本发明方法包括冶炼、连铸、热轴、冷轴和热处理工序；所述钢化学成分的质量百 分含量如上所述。
[000引本发明方法所述热轴工序；包括加热、粗轴、精轴和层流冷却步骤；所述加热步骤 中，加热温度1200°C，保温1小时；所述精轴步骤中，精轴总压下量> 60%，开轴温度980°C， 终轴温度820C;所述层流冷却步骤义用自U細f或后細f冷却，终冷温度600C。
[0009] 本发明方法所述热处理工序：首先W加热速率2~10°C/s，加热至800~950°C， 保温30~300s;再W40~150°C/s水冷或漉冷至180~280 °C，保温10~60s;然后W 5~20°C/s加热至300~450°C，保温100~600s;最后W10~20°C/s冷却至150°C。
[0010] 进一步的，所述热处理工序中，首先W加热速率2~10°C/s，加热至800~900°C。
[0011] 进一步的，所述热处理工序中，首先W加热速率2~10°C/s，加热至900~950°C。
[0012] 本发明方法所述冷轴工序的道次压下量为2%~50%。
[0013] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明在钢中添加魄元素，从而有效 细化晶粒，增加晶界的面积，吸附氨原子，进而有效抑制氨扩散；另外魄形成的析出物Nb (C，N)是氨陷阱，能有效吸附钢中氨，导致氨在钢中均匀分布，限制其扩散与聚集，提高了钢 的抗氨致开裂特性；另外Nb元素是稳定残余奥氏体的元素，能提高Q&P钢强塑积；魄微合 金化可有效提高钢的抗氨致开裂特性，同时可细化晶粒和提高奥氏体的稳定性。因此，本发 明具有抗氨致开裂性能高、强塑积性能高的特点，能有效地提升汽车的行驶安全性。
[0014] 本发明方法工艺简单、生产成本低、产品质量稳定，所得产品具有铁素体+马氏体 +残余奥氏体组织或马氏体+奥氏体组织，产品具有较高的的抗拉强度、良好的抗氨致开裂 性和强塑积性。
【附图说明】
[0015] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0016] 图1是本发明实施例2热轴工序后产品的金相组织图； 图2是本发明实施例2产品的金相组织图； 图3是本发明实施例2产品的精细结构。
【具体实施方式】
[0017] 本1200MPa级冷轴Q&P钢的化学成分配比为（wt);C0. 15%~4. 0%，Si0. 3%~ 2. 0〇/〇,Mn1. 0〇/〇 ~5. 0〇/〇,S《0. 01〇/〇,P《0. 01〇/〇,H《20卵m，A1 0. 02〇/〇 ~2. 0〇/〇,佩 0. 01〇/〇 ~ 0. 04%，其余为化及不可避免的杂质；优选的化学成分配比为；C0. 17%，Si1. 5%，Mn2. 2〇/〇， S《0. 01%，P《0. 01%，H《20ppm，A1 0. 06%，佩0. 02%，其余为化及不可避免的杂质。
[0018] 本冷轴Q&P钢的生产工艺流程为：冶炼一连铸一热轴一冷轴一热处理；各工序的 具体工艺如下所述： (1)冶炼、连铸工序；包括转炉或电炉冶炼、RH脱气处理；钢水连铸。
[0019] (2)热轴工序：包括加热、粗轴、精轴和层流冷却步骤。加热步骤中，加热温度 1200°C，保温1小时；精轴步骤中，精轴总压下量> 60%，开轴温度980°C，终轴温度820°C， 低温终轴保证细小的晶粒，利于提高Q&P钢的抗氨致开裂特性；层流冷却步骤采用前端或 后端冷却，终冷温度600°C，即可获得细小均匀的铁素体+珠光体组织。
[0020] (3)冷轴工序；总压下量根据最终产品厚度而定，道次压下量2%~50%。
[0021] (4)热处理工序；首先W加热速率2~10°C/s，加热至奥氏体化温度800~950°C， 保温(奥氏体化时间)30~300s;再W泽火冷却速度40~150°C/s水冷或漉冷至泽火温度 180~280°C保温(泽火保持时间）10~60s;然后W配分加热速度5~20°C/s加热至配 分温度300~450°C保温(配分温度保持时间）100~600s;最后W最终冷速10~20°C/s 冷却至终冷温度150°C。Nb元素在Q&P工艺过程中能大量弥散细小的析出，对抵抗延迟开 裂有很好的抑制作用。最好采用下述两个方案；A、W加热速率2~10°C/s，加热至两相区 800~900°C，得到铁素体+奥氏体，部分奥氏体采用该工艺后最终得到铁素体+马氏体+ 残余奥氏体组织，该组织具有较低的屈强比，较高的伸长率，奥氏体稳定性更高；B、W加热 速率2~10°C/s，加热至完全奥氏体区900~950°C，采用该工艺后得到马氏体+奥氏体组 织，该组织抗拉强度高。
[002引实施例1 - 10 ;本1200MI^a级冷轴Q&P钢采用下述具体工艺制造而成。
[0023] 各实施例中化学成分如表1所示，热轴工艺制度如表2所示，热处理工艺如表3所 示，各实施例产品的力学性能如表4所示。
[0024] 表1 ;各实施例Q&P钢化学成分化单位ppm,其它wt%，）
表1中，各实施例成分配比的余量为化及不可避免的杂质。
[0025] 表2 ;各实施例的热轴和冷轴工艺
表3 ;各实施例的热处理工艺
由表4可知，本实施例所得冷轴Q&P钢具有较高的的抗拉强度、良好的抗氨致开裂性和 强塑积性；图1是实施例2热轴工序后产品的金相组织图，由图可见，其为铁素体+珠光体 组织，晶粒约为10微米；图2是实施例2产品的金相组织图，由图可见，其组织为马氏体+ 奥氏体，晶粒尺寸细小，小于5微米；图3是实施例2产品的精细结构，由图可见，其为马氏 体+残余奥氏体，板条马氏体和薄膜状奥氏体组织保证了钢的高强度与高初性组合。
【主权项】
1. 一种1200MPa级冷轧Q&P钢，其特征在于，其化学成分的质量百分含量为：C 0? 15% ~4. 0%，Si 0? 3% ~2. 0%，Mn 1. 0% ~5. 0%，S 彡 0? 01%，P 彡 0? 01%，H 彡 20ppm，Al 0. 02%~2. 0%，Nb 0. 01%~0. 04%，其余为Fe及不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述的一种1200MPa级冷轧Q&P钢，其特征在于，其化学成分的质量 百分含量为：C 0? 17%，Si 1. 5%，Mn 2. 2%，S 彡 0? 01%，P 彡 0? 01%，H 彡 20ppm，Al 0? 06%，Nb 0. 02%，其余为Fe及不可避免的杂质。3. -种1200MPa级冷轧Q&P钢的制造方法，其特征在于：其包括冶炼、连铸、热乳、冷轧 和热处理工序；所述钢化学成分的质量百分含量为：C 0. 15%~4. 0%，Si 0. 3%~2. 0%，Mn 1. 0% ~5. 0%，S 彡 0? 01%，P 彡 0? 01%，H 彡 20ppm，Al 0? 02% ~2. 0%，Nb 0? 01% ~0? 04%，其 余为Fe及不可避免的杂质。4. 根据权利要求3所述的一种1200MPa级冷轧Q&P钢的制造方法，其特征在于，所述 热轧工序：包括加热、粗轧、精轧和层流冷却步骤；所述加热步骤中，加热温度1200°C，保温 1小时；所述精轧步骤中，精轧总压下量多60%，开轧温度980°C，终轧温度820°C ;所述层流 冷却步骤采用前端或后端冷却，终冷温度600°C。5. 根据权利要求3所述的一种1200MPa级冷轧Q&P钢的制造方法，其特征在于，所述热 处理工序：首先以加热速率2~10°C /s，加热至800~950°C，保温30~300s ;再以40~ 150°C /s水冷或辊冷至180~280°C，保温10~60s ;然后以5~20°C /s加热至300~ 450°C，保温100~600s ;最后以10~20°C /s冷却至150°C。6. 根据权利要求5所述的一种1200MPa级冷轧Q&P钢的制造方法，其特征在于：所述 热处理工序中，首先以加热速率2~10°C /s，加热至800~900°C。7. 根据权利要求5所述的一种1200MPa级冷轧Q&P钢的制造方法，其特征在于：所述 热处理工序中，首先以加热速率2~10°C /s，加热至900~950°C。8. 根据权利要求3 - 7任意一项所述的一种1200MPa级冷轧Q&P钢的制造方法，其特 征在于：所述冷轧工序的道次压下量为2%~50%。
【专利摘要】本发明公开了一种1200MPa级冷轧Q&P钢及其制造方法，其化学成分的质量百分含量为：C 0.15～4.0%，Si 0.3～2.0%，Mn 1.0～5.0%，S≤0.01，P≤0.01，H≤20ppm，Al 0.02～2.0%，Nb 0.01～0.04%，其余为Fe及不可避免的杂质。本Q&P钢在钢中添加铌元素，从而有效细化晶粒，增加晶界的面积，吸附氢原子，进而有效抑制氢扩散；另外铌形成的析出物Nb（C，N）是氢陷阱，能有效吸附钢中氢，导致氢在钢中均匀分布，限制其扩散与聚集，提高了钢的抗氢致开裂特性；另外Nb元素是稳定残余奥氏体的元素，能提高Q&P钢强塑积；铌微合金化可有效提高钢的抗氢致开裂特性，同时可细化晶粒和提高奥氏体的稳定性。本Q&P钢具有抗氢致开裂性能高、强塑积性能高的特点，能有效地提升汽车的行驶安全性。
【IPC分类】C22C38/12, C21D8/00
【公开号】CN104988391
【申请号】CN201510393139
【发明人】熊自柳, 李建新, 吝章国, 刘宏强, 张鹏, 刘天武, 赵燕青
【申请人】河北钢铁股份有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月7日