低合金第三代先进高强度钢和制造方法技术

先前第三代先进高强度钢可生产具有产生裂纹的趋势的铸锭和热带。已发现向第三代先进高强度钢中添加至多0.50重量％的量的钼和至多1.5重量％的量的镍中的一或多种消除铸锭中的裂纹，且改良热带的外观。更确切地说，新型例示性合金已展示改良铸锭以及热带的韧性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低合金第三代先进高强度钢和制造方法优先权本申请要求2018年3月30日申请的标题为低合金第三代先进高强度钢和制造方法(LOWALLOY3RDGENERATIONADVANCEDHIGHSTRENGTHSTEELANDPROCESSFORMAKING)的美国临时申请序列号62/650,620的优先权，其公开内容以引用的方式并入本文中。
技术介绍
汽车行业不断地寻求更有成本效益的钢，所述钢对于更节约燃料的车辆来说更轻且对于增强耐碰撞性来说更强，同时仍为可成形的。经开发以符合这些需要的钢通常被称为第三代先进高强度钢。这些材料的目标为通过减少组合物中昂贵合金的量，同时仍改良可成形性和强度两者来相比于其它先进高强度钢降低成本。被视为第一代先进高强度钢的双相钢具有包含肥粒铁(ferrite)和麻田散铁(martensite)的组合的微观结构，其产生良好的强度-延性比，其中肥粒铁向钢提供延性，且麻田散铁提供强度。第三代先进高强度钢的微观结构中的一种利用肥粒铁、麻田散铁和沃斯田铁(austenite)(也称为残留沃斯田铁)。在此三相微观结构中，沃斯田铁允许钢进一步延伸其塑性变形(或增加其拉伸伸长率百分比)。当沃斯田铁经受塑性变形时，其转变为麻田散铁且增加钢的总强度。沃斯田铁稳定性为沃斯田铁在经受温度、应力或应变时转变为麻田散铁的抗性。沃斯田铁稳定性由其组成来控制。如碳、锰、镍和钼的元素增加沃斯田铁的稳定性。硅和铝为肥粒铁稳定剂。然而，由于其对可硬化性、麻田散铁起始温度(Ms)和碳化物形成的影响，Si和Al添加物也可增加沃斯田铁稳定性。
技术实现思路
先前第三代先进高强度钢可生产具有产生裂纹的趋势的铸锭和热带。已发现向第三代先进高强度钢中添加至多0.50重量％的量的钼和至多1.5重量％的量的镍中的一或多种消除铸锭和热带中的裂纹。更确切地说，新型例示性合金已展示改良铸锭以及热带的韧性。本专利技术合金的实施例包含以下元素：0.20至0.30重量％碳；3.0至5.0重量％锰，优选3.0至4.0重量％锰；0.5至2.5重量％硅，优选1.0至2.0重量％硅；0.5至2.0重量％铝，优选1.0至1.5重量％铝；0至0.5重量％钼，优选0.25至0.35重量％钼；0至1.5重量％镍；0至0.050重量％铌；0至1.0重量％铬，优选0至0.65重量％铬；且其余部分为铁和与炼钢相关的杂质。在某些实施例中，当Si+Al的量为3重量％或更小时，获得较好特性。附图说明图1描绘合金61、具有磷添加物的合金61和具有磷和钼添加物的合金61的沙比V形缺口冲击(CharpyV-notchedimpact)测试。图2描绘合金61+Mo、合金81和合金84在各种温度下的沙比V形缺口冲击测试。图3描绘合金83、合金84、合金85和合金86，热带分批退火(BA)、热带连续退火(PA)、冷轧和成品退火的拉伸机械特性的概述。图4描绘合金84微观结构、热带分批退火、冷轧和成品退火的扫描电子显微镜图像。图5描绘合金84微观结构、热带分批退火、冷轧和成品退火的扫描电子显微镜图像。具体实施方式当前发展简化先前低合金第三代先进高强度钢的加工，如2016年5月20日申请的标题为“低合金第三代先进高强度钢”的美国专利申请序列号15/160,714中描述的那些合金，其公开内容以引用的方式并入本文中。本专利技术合金允许无需对设备进行修改而使用现有加工线制造第三代先进高强度钢。本专利技术合金允许标准加工，同时防止如钢在板坯和在热带状态下的较低韧度的问题。先前第三代先进高强度钢可生产具有产生裂纹的趋势的铸锭和热带。一旦裂纹存在于铸锭或板坯中，其极难在无显著问题的情况下加工。第三代先进高强度钢热带极强，其拉伸强度远高于1000MPa。热带的高强度与低或不佳韧性组合使得其难以加工，且有时无法加工。已发现向第三代先进高强度钢中添加至多0.50重量％的量的钼和至多1.5重量％的量的镍中的一或多种消除铸锭中的裂纹，且改良热带的外观。更确切地说，新型例示性合金已展示改良铸锭以及热带的韧性。磷偏析至钢的晶界中可导致较差韧性。磷作为残余元素存在于钢中，且降低其的成本非常高，且可能无法完全将其消除。除影响热带的韧性行为的磷以外，先前第三代先进高强度钢可展现天然的不佳韧性行为，因为处于淬火状态的钢具有麻田散铁的体心四面体晶体结构，以及于退火状态中微观结构为肥粒铁和碳化物的体心立方体晶体结构。在此两种微观结构中，韧性行为为温度依赖性的。韧性具有高于给定温度的称为上限(uppershelf)的上限值，且随着温度一直快速降低至称为下限(lowershelf)的下限值。当韧性降低至下限时，钢以脆性方式表现。韧性降低至下限时的温度被称作延脆性过渡温度(DBTT)。DBTT的另一实用定义为沙比V形缺口(CVN)冲击能量高于27J时的温度，这是钢通常不以脆性方式表现的冲击能量。27J的值通常在工业中用于定义DBTT。有时DBTT高于室温(RT)，意味着如果钢在RT下测试，则钢以脆性方式表现。对于具有10mm的厚度和8mm的缺口下深度的全尺寸CVN样本，考虑27J冲击能的值。当测试较薄样本，如厚度小于10mm的热带时，冲击强度替代地用于比较。通过冲击能除以样品面积(样品厚度乘以缺口下深度)来计算冲击强度。例如，对于具有10mm(0.394")的厚度和8mm(0.315")的缺口下深度，以及27J的冲击能的样本，冲击强度为：27J除以10mm×8mm，或以英制单位，20ft/lbf除以(0.394×0.315)in^2＝1935in-lbf/in^2。但是，具有3mm厚度(0.118")和8mm(0.315")缺口下深度，具有1935in-lbf/in^2的相同冲击强度(韧性相等)的样品的冲击能较低，为约6.0ft-lbf或约8.1J。如碳、锰和硅以及其它合金元素增加DBTT，有时增加至高于RT。镍为一种降低DBTT的取代元素，其为两种晶体结构改良钢的韧性：体心四面体(BCT)，例如麻田散铁，和体心立方体(BCC)，例如肥粒铁。向钢中添加钼通过降低DBTT和增加能量上限而改良呈板坯或铸锭形式的钢的韧性。图1中展示此情形的实例。在图1中，对不含磷的现有技术合金61(正方形符号)进行各种温度下的CVN测试。钢达到27J时的温度高于400℉(204℃)。当合金含有磷(三角形)时，能量在每一情况下减少，且从未达到27J。当具有磷的合金61具有钼添加物时，在所有测试温度下的CVN冲击能量增加，显示在250℉(121℃)下更低的DBTT和更高能量上限。钼的益处转化成更坚韧板坯，其不太可能在约室温下产生边缘裂纹。通过防止板坯上的缺陷，也防止了热带缺陷。镍为与锰类似的沃斯田铁稳定剂。当将镍添加至钢中时，钢中的锰的量可降低，且仍具有相同的沃斯田铁稳定性。通过添加镍和降低锰，还影响转化温度。Si和Al浓度可经修改，且仍将转化温度保持在大约与标准第三代先进高强度钢相同的温度。换句话说，通过添加镍，可降低所需锰的量，其允许降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢，其包含0.20至0.30重量％碳、3.0至5.0重量％锰、0.5至2.5重量％硅、0.5至2.0重量％铝、0至0.5重量％钼、0至1.5重量％镍；0至0.050重量％铌、0至1.0重量％铬，且其余部分为铁和与炼钢相关的杂质。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180330 US 62/650,6201.一种钢，其包含0.20至0.30重量％碳、3.0至5.0重量％锰、0.5至2.5重量％硅、0.5至2.0重量％铝、0至0.5重量％钼、0至1.5重量％镍；0至0.050重量％铌、0至1.0重量％铬，且其余部分为铁和与炼钢相关的杂质。


2.根据权利要求1所述的钢，其进一步包含0.25至0.35重量％钼。


3.根据权利要求1所述的钢，其进一步包含0.50至1.5重量％镍。


4.根据权利要求3所述的钢，其进一步包含0.25至0.35重量％钼。


5.根据权利要求3所述的钢，其进一步包含0.70至1.2重量％镍。


6.根据权利要求1所述的钢，其中Si+Al为3重量％或更小。


7.根据权利要求1所述的钢，其进一步包含3.0至4.0重量％锰。


8.根据权利要求1所述的钢，其进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·G·加尔扎马丁内兹，E·J·帕夫林娜，
申请(专利权)人：AK钢铁产权公司，
类型：发明
国别省市：美国;US