屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢及其制造方法技术

屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C0.2～0.3％，Si1.0～2.0％，Mn1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al0.5～1.0％，N≤0.006％，Cr0.05～0.5％，Ti≤0.05％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术超高强热轧Q&P钢屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥1300MPa以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐磨钢领域，特别涉及屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢及其制造方法。
技术介绍
淬火-配分钢即Q&P钢是近十年高强钢领域的研究热点，其最主要的目的是在提高钢的强度的同时，提高钢的塑性，即提高钢的强塑积。目前，Q&P钢已经公认为汽车用钢领域第三代先进高强钢中的一类重要新钢种。Q&P钢的主要工艺为：将钢加热到完全奥氏体区或部分奥氏体区，均匀化处理一段时间后，迅速淬火到Ms和Mf(Ms和Mf分别表示马氏体转变开始温度和结束温度)之间的某一温度以获得具有一定量残余奥氏体的马氏体+残余奥氏体组织，随后在淬火停冷温度或略高于停冷温度下保温一定时间使碳原子从过饱和的马氏体中向残余奥氏体中扩散富集，从而稳定残余奥氏体，然后再次淬火至室温。Q&P钢最初的研究和应用主要着眼于汽车行业对高强度高塑性钢材的需求。从Q&P钢的工艺实现过程不难看出，其工艺路线较为复杂，钢板经过第一次淬火之后，需要快速升温至某一温度并停留一段时间的过程。这种两步法Q&P工艺对于热轧生产过程难以实现，但是对热轧高强钢的生产有很好的借鉴意义。在热轧过程中，可以采用一步法Q&P工艺即终轧结束后，在线淬火至Ms以下一定温度后卷取。Q&P钢典型组织为马氏体+一定量残余奥氏体，故具有高强度和良好的塑性。中国专利CN102226248A介绍了一种碳硅锰热轧Q&P钢，但合金成分设计上没有进行微Ti处理；专利CN101775470A介绍了一种复相Q&P钢的生产工艺，实际上是一种两步法生产Q&P钢的工艺。中国专利CN101487096A介绍了一种用两步热处理法生产C-Mn-Al系Q&P钢，其主要特点是延伸率很高，但强度较低。无论其合金成分设计还是工艺路线均与本专利技术明显不同。采用热处理的方法，通过在两相区加热可以较为容易地控制铁素体的体积分数，但对于热连轧过程而言，加热温度通常在完全奥氏体区且终轧温度一般在780℃以上，而铁素体的开始析出温度大多在700℃以下。因此，通过降低终轧温度来获得一定量的铁素体在热轧实际生产中难以实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢及其制造方法，可获得屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥1300MPa的超高强热轧Q&P钢。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术在普通C-Mn钢的成分基础上，通过提高Si含量抑制渗碳体的析出；提高Al含量一方面加快钢板空冷过程中奥氏体向先共析铁素体的转变动力学，另一方面增加Al含量可以提高残余奥氏体中的碳含量，从而提高残余奥氏体的热稳定性，使得钢卷在缓冷过程中有更多的残余奥氏体可以保留下来；加入少量的Cr元素可进一步细化马氏体板条组织。在轧制工艺上，通过采用分段冷却工艺可获得含有一定量体积分数的先共析铁素体+马氏体+残余奥氏体三相组织。具体的，本专利技术的屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢，其成分重量百分比为：C0.2～0.3％，Si1.0～2.0％，Mn1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al0.5～1.0％，N≤0.006％，Cr0.05～0.5％，Ti≤0.05％，Ti/N＜3.42，其余为Fe及不可避免的杂质。进一步所述热轧Q&P钢的显微组织为体积数10％～20％铁素体+马氏体+5％～15％残余奥氏体组织。所述热轧Q&P钢的屈服强度≥700MPa，抗拉强度≥1300MPa，延伸率>10％。在本专利技术钢的成分设计中：碳，是钢中最基本的元素，同时也是本专利技术中最重要的元素之一。碳作为钢中的间隙原子，对提高钢的强度起着非常重要的作用，对钢的屈服强度和抗拉强度影响最大，同时对Q&P钢中残余奥氏体的热稳定性影响最大。通常情况下，钢的强度越高，延伸率越低。在本专利技术中，为了保证获得抗拉强度1300MPa以上的高强度热轧钢板，钢中碳的含量通常至少要达到0.2％。碳含量低于0.2％，钢板在析出一定量铁素体之后抗拉强度难以达到1300MPa以上，同时较低的碳含量也不能保证钢板在线淬火卷取后缓慢冷却过程中碳从过饱和的马氏体向残余奥氏体中充分扩散，从而影响残余奥氏体的稳定性。另一方面，钢中的含碳量也不宜过高，若含碳量大于0.3％，虽然可以保证钢的高强度，但由于本专利技术的目的是获得一定量先共析铁素体+马氏体+残余奥氏体组织，含碳量过高，高温奥氏体稳定性提高，在现有的轧制工艺条件下，难以保证析出一定量的先共析铁素体，而先共析铁素体的析出必然导致剩余未转变的奥氏体中富碳，这部分奥氏体在淬火后得到的高碳马氏体延伸率太低，使得最终钢板的延伸率降低。因此，既要考虑碳含量对强度的贡献，又要考虑碳含量对铁素体析出的抑制作用以及对马氏体性能的影响。综上，钢中比较合适的碳含量应控制在0.2-0.3％可保证钢板具有超高强度和较好的塑性匹配。硅，是钢中最基本的元素，同时也是本专利技术中最重要的元素之一。与传统的热轧高强钢相比，目前热轧高强Q&P钢基本都是采用高Si的成分设计原则。Si在一定温度范围内可抑制渗碳体的析出，但对ε碳化物的抑制作用比较有限。Si抑制渗碳体析出使得碳原子从马氏体中扩散至残余奥氏体中从而稳定残余奥氏体。虽然加入较高的Al和P也可以抑制渗碳体的析出，但Al含量高使得钢液比较粘稠，连铸时很容易堵塞水口，降低浇钢效率，而且板坯连铸时容易出现表面纵裂等缺陷；而P含量高容易导致晶界脆性，钢板的冲击韧性很低，焊接性变差。因此，综合来看，高Si的成分设计仍是目前热轧Q&P钢最重要的成分设计原则之一。Si的含量一般不低于1.0％，否则不能起到抑制渗碳体析出的作用；Si的含量一般也不宜超过2.0％，否则钢板焊接时容易出现热裂，对钢板的应用造成困难，故钢中Si的含量通常控制在1.0-2.0％，优选范围在1.3-1.7％。锰，是钢中最基本的元素，同时也是本专利技术中最重要的元素之一。众所周知，Mn是扩大奥氏体相区的重要元素，可以降低钢的临界淬火速度，稳定奥氏体，细化晶粒，推迟奥氏体向珠光体的转变。在本专利技术中，为保证钢板的强度，Mn含量一般应控制在1.5％以上，Mn含量过低，在分段冷却的第一阶段空冷时，过冷奥氏体不稳定，容易转变为珠光体类型的组织如索氏体等；同时，Mn的含量一般也不宜超过2.5％，炼钢时容易发生Mn偏析，同时板坯连铸时易发生热裂。因此，钢中Mn的含量一般控制在1.5-2.5％，优选范围在1.8-2.2％。磷，是钢中的杂质元素。P极易偏聚到晶界上，钢中P的含量较高(≥0.1％)时，形成Fe2P在晶粒周围析出，降低钢的塑性和韧性，故其含量越低越好，一般控制在0.015％以内较好且不提高炼钢成本。硫，是钢中的杂质元素。钢中的S通常与Mn结合形成MnS夹杂，尤其是档S和Mn的含量均较高时，钢中将形成较多的MnS，而MnS本身具有一定的塑性，在后续轧制过程中MnS沿轧向发生变形，降低钢板的横向拉伸性能。故钢中S的含量越低越好，实际生本文档来自技高网...

【技术保护点】
屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢，其成分重量百分比为：C0.2～0.3％，Si1.0～2.0％，Mn1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al0.5～1.0％，N≤0.006％，Cr0.05～0.5％，Ti≤0.05％，Ti/N＜3.42，其余为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢，其成分重量百分比为：
C0.2～0.3％，Si1.0～2.0％，Mn1.5～2.5％，P≤0.015％，S≤0.005％，Al
0.5～1.0％，N≤0.006％，Cr0.05～0.5％，Ti≤0.05％，Ti/N＜3.42，其余为
Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢，其
特征是，Si的含量控制在1.3～1.7％，重量百分比计。
3.如权利要求1所述的屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢，其
特征是，Mn的含量控制在1.8～2.2％，重量百分比计。
4.如权利要求1所述的屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢的制
造方法，其特征是，Al的含量控制在0.6～0.8％，重量百分比计。
5.如权利要求1所述的屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢，其
特征是，N的含量控制在小于0.004％，重量百分比计。
6.如权利要求1所述的屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢，其
特征是，Ti的加入量≤0.03％，重量百分比计。
7.如权利要求1所述的屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢，其
特征是，Cr的含量控制在0.05～0.3％，重量百分比计。
8.如权利要求1所述的屈服强度700MPa级超低屈强比热轧Q&P钢，其
特征是，所述热轧Q&P钢的显微组织为体积数10％～20％铁素体+马氏
体+5％～15％残余奥氏体组织。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕荣，杨阿娜，王巍，张华伟，杨晓臻，
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