一种提高普冷铁素体轻质钢延展性的制造方法技术

一种提高普冷铁素体轻质钢延展性的制造方法，其包括：对热轧板进行冷轧前预处理、冷轧和连续退火热处理，其中，冷轧前预处理包括冷轧预变形和再结晶退火。本发明专利技术将热轧钢板在冷轧前先进行预处理，以细化钢中高温δ铁素体，增加退火后钢板组织均匀性。本发明专利技术制备得到的钢板在保持较高强度的基础上，显著提高了延展性以及强塑积。

【技术实现步骤摘要】
一种提高普冷铁素体轻质钢延展性的制造方法
本专利技术属于铁素体轻质钢领域，具体涉及一种提高普冷铁素体轻质钢延展性的制造方法。
技术介绍
应用高强钢和先进高强钢替代传统低强度级别钢材，可以提高汽车用钢的比强度(强度与密度之比)和减小结构件的厚度，实现汽车结构轻量化。提高汽车用钢比强度的另一种有效途径是在维持上述高强钢优良力学性能的基础上降低钢材的密度。因此，开发低密度、高强韧性钢板正是为了应对进一步实现汽车轻量化的迫切需求。低密度钢一般通过添加较多合金元素Al来实现碳钢密度的降低。目前，研究人员正致力于开发基于相变诱导塑性(Transformation-inducedplasticity，简称TRIP)强化机制并富含Al的铁素体低密度钢。这类铁素体钢的合金含量同其它低密度钢种(如铁素体-奥氏体双相钢和奥氏体钢)的合金含量相比要低，因而它不但具有低密度、高强度特征，同时它还具有良好的可制造性。基于相变诱导塑性机制的铁素体低密度钢的显微组织主要由铁素体(其中包括高温δ铁素体和经相变形成的α铁素体)和适量体积分数的亚稳态残余奥氏体组成。亚稳态残余奥氏体在后续外部形变作用下被诱发渐进转变为马氏体，以提高钢板的变形加工硬化，进而提高钢板强度和改善延展性。现有技术中，低密度高强度铁素体钢板的主要制造工艺流程依次为冶炼及连铸、热轧、冷轧和连续退火。高温铁素体(即δ铁素体)是铁素体轻质钢的主要组成相。钢水凝固过程完成后，δ铁素体在后续热加工和热处理过程中始终存留，并且它具有以下两个特性：δ铁素体不会通过固态相变获得组织细化；在实际生产过程中，δ铁素体也不易通过热轧、冷轧和连续退火过程发生充分动态和静态再结晶而细化。在高Mn、高Al含量的低密度铁素体钢板中，尽管热轧和连退可以使δ铁素体微观组织发生回复和部分再结晶，但长条状δ铁素体在钢的基体中依然会大量存在，并且这些条状δ铁素体往往具有较低变形塑性。所以，尽管退火钢板基体分布着足够多亚稳态残余奥氏体，但由于δ铁素体的变形塑性差，在外力作用下退火钢板中的δ铁素体多发生解理断裂的破坏模式，相应地，退火钢板的整体延展性也会降低。另外，大量条带状δ铁素体的存在也会降低钢板的弯曲性能。因此，迫切需要细化δ铁素体组织以提高δ铁素体的变形塑性，使基于相变诱导塑性强化机制的铁素体低密度钢的塑性获得显著提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高普冷铁素体轻质钢延展性的制造方法，在保持较高强度的基础上，显著提高铁素体轻质钢的延展性以及强塑积(即强度与延展性的乘积)。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种提高普冷铁素体轻质钢延展性的制造方法，其包括如下步骤：1)冷轧预变形对热轧板进行冷轧预变形，变形量为30～80％；热轧板的主要化学成分重量百分比为：C：0.05～0.50％、Mn：0.25～12.0％、Al：3.0～7.0％，还含有：Si：0.01～1.5％、Ti：0.005～0.6％、Nb：0.005～0.2％、V：0.005～0.5％、Cr：0.01～0.5％、Mo：0.01～0.5％、Ni：0.05～2.0％、Cu：0.05～1.0％中的一种以上，其余为Fe和不可避免杂质；2)再结晶退火采用罩式炉退火，均热温度为660～850℃，均热时间为0.5～48h；3)冷轧冷轧的变形量为30～90％；4)连续退火热处理将冷轧板加热至均热温度750～950℃后保温30～600s，先冷却至中间温度，再冷却至配分稳定化温度200～500℃，保温0～600s，其中，冷轧钢板的加热速率为1～20℃/s；650℃≤中间温度＜950℃；均热处理后的钢板从均热温度冷却至中间温度的冷却速率为1～10℃/s；均热处理后的钢板从中间温度冷却至配分稳定化温度的冷却速率为1～150℃/s，并且该冷却速率不小于钢板从均热温度冷却至中间温度的冷却速率。配分稳定化处理结束后，将钢板以1～20℃/s的冷却速率缓冷至室温。进一步，步骤1)中，热轧板轧制：加热温度1000～1250℃，保温时间为0.5～3h，终轧温度≥800℃，在300～750℃下卷取热轧板；冷却后，酸洗。优选的，步骤1)中，冷轧预变形的变形量为40～60％。优选的，步骤3)中，冷轧的变形量为50～70％。本专利技术所制备的铁素体轻质钢的显微组织主要是由充分再结晶的铁素体和亚稳态残余奥氏体组成。本专利技术制造工艺设计的理由如下：(1)冷轧前预处理工艺冷轧前预处理工艺依次包括冷轧预变形和再结晶退火，其目的是细化钢中高温δ铁素体，增加退火后钢板组织均匀性。对酸洗后的热轧钢板进行冷轧预变形，变形量为30～80％，优选40～60％。冷轧预变形在钢板基体储存形变能，为高温δ铁素体组织在后续罩式炉再结晶退火过程中进行的再结晶提供驱动力。增加冷轧预变形的变形量，有助于提高形变储能和再结晶驱动力，从而增加形变δ铁素体的细化程度以及提高退火钢板的组织均匀性。但如果冷轧预变形的变形量过大，因加工硬化导致材料的变形抗力非常高。再结晶退火采用罩式炉退火，罩式炉退火过程主要是将经冷轧预变形的钢卷加热至均热温度后保温，这一过程用来细化钢中高温δ铁素体组织以及提高钢板的组织均匀性。另外，已经细化的δ铁素体可以为后续经冷轧变形的钢板在连续退火热处理过程中δ铁素体的进一步细化提供更多的再结晶形核点。罩式炉退火的均热温度为660～850℃。当均热温度低于660℃，δ铁素体组织的再结晶进行的不充分；当均热温度高于850℃，再结晶后δ铁素体晶粒会发生过度粗化。均热时间可以通过适当改变均热温度来调节，过长均热时间影响生产效率，因此，本专利技术控制罩式炉退火的均热时间不超过48小时。再结晶退火过程中使用中性或还原性保护气氛(如N2气或N2+H2混合气体)，以防止钢板表面氧化和脱碳。再结晶退火结束后，将钢板冷却至室温。(2)冷轧工艺对再结晶退火后的钢板进行冷轧变形至规定厚度，冷轧变形量为30～90％，优选50～70％。增加冷轧变形量，可以在后续连续退火过程中提高奥氏体形成速率以及促进高温δ铁素体的进一步细化。但如果冷轧变形量过大，因加工硬化导致材料的变形抗力非常高，制备规定厚度和良好板形的冷轧钢板变得异常困难。(3)连续退火工艺采用连续退火工艺热处理冷轧钢板，使δ铁素体发生进一步再结晶细化以及获取适量亚稳态残余奥氏体。本专利技术连续退火工艺主要包括均热过程和配分稳定化过程，如图1所示。参见图1，将冷轧钢板以加热速率v0加热至均热温度T1后保温t1(均热时间)时间段。均热温度T1的选取需要保证形变δ铁素体的再结晶细化和奥氏体相变同时发生，故选取v0＝1～20℃/s；T1＝750～950℃；t1＝30～600s。当均热温度T1低于750℃和均热时间t1小于30s，冷轧钢板基体组织尚未充分发生奥氏体化，包括基体中碳化物尚未完全溶解生成奥氏体颗粒，以及条带状形变δ铁素体无法充分进行再结晶而细化。当均热温度T1高于950℃和均热时间t1长于600s，均热处理后钢板基体组织中奥氏体晶粒粗化且奥氏体C含量降低，两者均使钢中奥氏体稳定性降低，从而引起退火冷却后钢板基体中残余奥氏体含量减少，并且残余奥氏体力学稳定性也会降低。相应地，退火钢板的力学性能恶化。参见图1，将均热处理后的钢板先以缓冷速率v2缓冷至中间温度T2后立即以快冷速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高普冷铁素体轻质钢延展性的制造方法，其特征在于，其包括如下步骤：1)冷轧预变形对热轧板进行冷轧预变形，变形量为30～80％；热轧板的主要化学成分重量百分比为：C：0.05～0.50％、Mn：0.25～12.0％、Al：3.0～7.0％，还含有：Si：0.01～1.5％、Ti：0.005～0.6％、Nb：0.005～0.2％、V：0.005～0.5％、Cr：0.01～0.5％、Mo：0.01～0.5％、Ni：0.05～2.0％、Cu：0.05～1.0％中的一种以上，其余为Fe和不可避免杂质；2)再结晶退火采用罩式炉退火，均热温度为660～850℃，均热时间为0.5～48h；3)冷轧冷轧的变形量为30～90％；4)连续退火热处理将冷轧板加热至均热温度750～950℃后保温30～600s，先冷却至中间温度，再冷却至配分稳定化温度200～500℃，保温0～600s，其中，冷轧钢板的加热速率为1～20℃/s；650℃≤中间温度＜950℃；均热处理后的钢板从均热温度冷却至中间温度的冷却速率为1～10℃/s；均热处理后的钢板从中间温度冷却至配分稳定化温度的冷却速率为1～150℃/s，并且该冷却速率不小于钢板从均热温度冷却至中间温度的冷却速率；配分稳定化处理结束后，将钢板以1～20℃/s的冷却速率缓冷至室温。...

【技术特征摘要】
1.一种提高普冷铁素体轻质钢延展性的制造方法，其特征在于，所述铁素体轻质钢的显微组织主要是由充分再结晶的铁素体和亚稳态残余奥氏体组成，所述铁素体轻质钢的制造方法包括如下步骤：1)冷轧预变形对热轧板进行冷轧预变形，变形量为30～80％；热轧板的主要化学成分重量百分比为：C：0.05～0.50％、Mn：0.25～12.0％、Al：3.0～7.0％，还含有：Si：0.01～1.5％、Ti：0.005～0.6％、Nb：0.005～0.2％、V：0.005～0.5％、Cr：0.01～0.5％、Mo：0.01～0.5％、Ni：0.05～2.0％、Cu：0.05～1.0％中的一种以上，其余为Fe和不可避免杂质；2)再结晶退火采用罩式炉退火，均热温度为660～850℃，均热时间为0.5～48h；3)冷轧冷轧的变形量为30～90％；4)连续退火热处理将冷轧板加热至均热温度750～950℃后保温30～600s，先冷却至中间温度，再冷却至配分稳定...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旗，毕文珍，王国栋，王利，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31