專利名稱：一種降低汽車用硼鋼的馬氏體形成臨界冷卻速率的方法
技術領域：
本發明屬于材料熱處理領域，特別涉及鋼板冷卻工藝技術。
背景技術：
耐撞抗沖擊性能優越的汽車用熱成形硼鋼因具有可通過熱處理顯著強化的特點，瑞典的SSAB公司開發并生產了 Domex系列的熱軋可淬硼鋼板，米塔爾鋼鐵公司開發的Docal系列的熱軋可淬硼鋼板，可將屈服強度400MPa，抗拉強度600MPa的熱軋態板材通過加熱水淬后獲得抗拉強度達1500MPa以上的優異性能，被廣泛應用于國內速騰、邁騰、寶來、奧迪等幾款轎車的A柱、B柱、前后保險杠等沖壓件的生產。國內一汽、奇瑞、吉利、長安等汽車公司正在迫切尋求用該項技術來制造汽車抗沖擊用沖壓件。由于該產品的生產線建設耗資十分巨大，目前國內僅有少數幾家公司從國外引入技術。國內汽車鋼板的主要供應商對熱成形技術非常重視，已經開展了熱成形高強度汽車板的研究，并成功開發出商品化的熱成形用高強度硼合金鋼板，這將推動熱成形技術與裝備在我國的大力發展和應用。為了使汽車抗撞用熱成形硼鋼技術在國內生產中的普及應用，迫切需要開發具有我國自主知識產權的汽車抗撞用熱成形硼鋼的生產技術和設計理念。本專利公開一種降低汽車用硼鋼的馬氏體形成臨界冷卻速率的方法，主要通過稀土微合金化的方式降低汽車抗撞用硼鋼的馬氏體形成臨界冷卻速率，從而提高了汽車抗撞用硼鋼的淬透性。通過上述方法的實施不僅可避免因硼元素的過多加入而導致抗撞用硼鋼的沖擊功下降，而且節約熱成形后淬火設備因冷卻速率不足導致的設備投資費用。
發明內容
本發明的目的是公開一種降低汽車用硼鋼的馬氏體形成臨界冷卻速率的方法。本發明的技術方案是這樣的，抗撞用硼鋼板材的(重量百分比)化學成分含量應符合C O. 20% -O. 42%,Si O. 15% -O. 9%,Mn I. I %-I. 85%, P ^ O. 015%, S ^ O. 002%, Ti O. 01% -O. 06%,B O. 0010% -O. 0050%,RE O. 001 %-O. 09%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。通過熱軋或熱鍛后熱處理成形，成品板厚度為5-30mm。隨著汽車用鋼潔凈度的提高，稀土元素的微合金化作用愈為突出。稀土微合金化作用大小取決于微量稀土元素的固溶強化、稀土元素與其他溶質元素的交互作用、稀土元素的存在狀態(原子、夾雜物或化合物)、特別是稀土元素在晶界的偏聚情況，以及稀土元素對鋼表面和基體組織結構的影響等。在不同的稀土鋼中均觀察到稀土元素使組織細化、 改變鐵素體的含量和尺寸、抑制碳化物相的聚集粗化等現象。稀土使形成馬氏體的臨界溫度(即Ms)的冷卻速率降低，對馬氏體組織轉變有明顯的影響。稀土細化奧氏體晶粒，并富集于奧氏體晶界，必然影響馬氏體組織形態，奧氏體晶粒越細，馬氏體板條也越細。稀土降低碳、氮的活度，增加碳、氮的溶解度，降低其脫溶量，使它們不能脫溶進入內應力區或晶體缺陷中，減少了釘扎位錯的間隙原子數目。同時稀土影響碳化物的形態、大小、分布、數量和結構，因而提高了鋼材的機械性能。
由于組分中增加了微量稀土元素，在稀土微合金化的作用下，用此方法生產的硼鋼板材具有優異的淬透性，可將馬氏體形成的臨界冷卻速率由33°C /s降低至10°C /s以下。本發明突出優點是通過稀土元素的固溶及其固態反應，改變材料的微結構、組織和組分，從而使抗撞用硼鋼板材的馬氏體形成臨界冷卻速率顯著降低，淬透性顯著提高。
圖I為實施例I對應的不含稀土的硼鋼板材CCT曲線；圖2為實施例I對應的含稀土的硼鋼板材的CCT曲線。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明作進一步詳細的說明。實施例I :表I化學成分(Wt % )
CSiMnPSTiBCeFeIttO. 247O. 801I. 76O. 0086O. 002O. 033O. 0013余暈2#O. 240.711.740.0114O. 0020.0340.0011O. 08余量將擬軋制的板坯放入加熱爐，板坯的(重量百分比)化學成分見表1，上述兩種成分條件下的硼鋼板材對應的CCT曲線如圖I和圖2所示。由圖I和圖2對比可知，觀察到稀土提高了過冷奧氏體的穩定性，使連續冷卻轉變(CCT)曲線向右下方向移動，Ms點下降 34°C，稀土對抗撞用硼鋼板相變的影響表現為對臨界點的影響。鋼的臨界點是制訂熱處理制度的重要依據。依據稀土-鐵系相圖，稀土元素在鐵液中與鐵原子是互溶的，但其在鐵基固溶體中的分配系數極小，在鐵液凝固過程中被固/液界面推移最后富集于枝晶間或晶界。由于稀土原子半徑比鐵原子大，對固溶體能提供強化作用。
權利要求
1.一種汽車用硼鋼，其特征在于以重量百分比計的化學成分為C0.20% -0. 42%, Si 0. 15% -0. 9%, Mn I. 1% -I. 85%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 002%, TiO. 01% -0. 06%, B·0.0010% -0. 0050%, RE 0. 001% -0. 09%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。
2.如權利要求I所述特征的一種降低汽車用硼鋼的馬氏體形成臨界冷卻速率的方法， 其特征在于通過稀土微合金化方法，使組織細化、鐵素體的含量和尺寸改變、碳化物相的聚集粗化受到抑制，從而降低了馬氏體形成的臨界冷卻速率。
3.如權利要求I所述的一種汽車用硼鋼，其特征在于板材厚度范圍為5-30mm。
全文摘要
一種降低汽車用硼鋼的馬氏體形成臨界冷卻速率的方法，板材的(重量百分比)化學成分含量應符合C 0.20％-0.42％，Si 0.15％-0.9％，Mn 1.1％-1.85％，P≤0.015％，S≤0.002％，Ti 0.01％-0.06％，B 0.0010％-0.0050％，RE 0.001％-0.09％，余量為Fe和不可避免的雜質。成品板厚度為5-30mm。由此方法生產的硼鋼板材具有優異的淬透性，可將馬氏體形成臨界冷卻速率由33℃/s降低至10℃/s以下。本發明通過稀土元素的固溶及其固態反應，改變材料的微結構，從而使抗撞用硼鋼板材馬氏體形成臨界冷卻速率顯著降低，淬透性顯著提高。
文檔編號C22C33/04GK102586681SQ20121007661
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者康利明, 白雅瓊, 程德富, 高志國 申請人:內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司