CN106498292B - 一种含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板及其制备方法。含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，成分按重量百分比为：C：0.1～0.3％，Si：0.3～3.5％，Mn：3.0～15.0％，Al：1.0～3.5％，V≤0.2％，Ti≤0.2％，Nb≤0.2％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度590～970MPa，抗拉强度980～1440MPa，总延伸率30～42％，强塑积40GPa％以上；制备方法为，按成分配比制得钢坯，加热保温后，热轧得热轧钢板，并将热轧钢板水淬至室温后，进行轧后热处理，再次进行加热保温，之后进行温轧，将温轧钢板进行轧后热处理，水淬至室温，得到含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。本发明通过热处理工艺参数的设定，保证了温轧钢板兼有高的强度和好的塑性，从而获得优秀的强塑积。

Description

一种含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板及其制备方法
技术领域：
本发明属于高强度高塑性温轧钢技术领域，具体涉及一种含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板及其制备方法。
背景技术：
目前，汽车行业的进步和发展对节能、环保提出了更高的要求。国内外对汽车用钢的研究开展了大量的研发工作。具有高强高塑性的第三代汽车用钢的抗拉强度与总延伸率的乘积达30GP以上，此类钢由于其较高的强塑积和其良好的延展性引起了研究者的极大兴趣。近年来，国内外许多学者对锰质量分数为4～12％的研究较多，与第一代和第二代汽车钢相比，其较好的综合性能和较低的合金含量而被认定为理想的第三代汽车用钢。
中锰汽车用钢合金成分的设计已有大量报道，这些文献中主要针对C、Mn、Al和Si元素含量的变化对其微观组织和力学性能的影响。而Nb、V、Ti微合金元素在钢中的使用少有报道。本实验钢是在普通中锰钢的基础上添加了Nb、V、Ti元素，使其形成碳、氮或碳氮化合物，通过控制轧制使微合金元素通过析出强化从而进一步提高实验钢的力学性能。常规热轧方法不能满足微合金元素的析出条件，而利用高温区控制轧制和两相区温轧的方法，可使析出物大量析出并钉扎奥氏体晶界从而细化钢的晶粒和组织；此外，通过两相区的温轧轧制，不仅获得稳定的残余奥氏体和超细晶铁素体晶粒，而且显著降低了轧制过程中材料的变形抗力和轧制力，避免了在冷轧过程中因变形抗力过大造成的开裂问题。
我国是钒钛资源大国，结合我国钒钛资源，扩大钒钛使用范围，开发具有更高强度和韧性的第三代汽车钢具有很好地发展前景。针对以上问题的提出，本发明拟使用适合含V、Ti和Nb元素中锰钢的轧制方法，通过高温控轧控冷及两相区轧制使V、Ti和Nb充分析出从而进一步提高钢的综合力学性能，为开发多品种汽车用钢提供参考。
发明内容：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板及其制备方法，通过高温控制轧制使微合金元素析出从而细化晶粒，同时，提供的温轧板轧后热处理工艺相对其它冷轧中锰汽车用钢有较好的抗拉强度和延伸率，避免了因硬度过高造成的轧制困难和容易开裂的难题，通过该热处理工艺保证了温轧钢板兼有高的强度和好的塑性，从而获得优秀的强塑积。
本发明的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.1～0.3％，Si：0.3～3.5％，Mn：3.0～15.0％，Al：1.0～3.5％，V≤0.2％，Ti≤0.2％，Nb≤0.2％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度为590～970MPa，抗拉强度为980～1440MPa，总延伸率为30～42％，强塑积达到40GPa％以上。
上述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，熔炼成钢水后制得钢坯；
步骤2：热轧：
(1)轧前热处理：将钢坯加热到1200～1350℃，保温2～5h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，其中，初轧温度为1100～1200℃，终轧温度为900～1100℃，热轧钢板厚度为3～4mm；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板加热至600～750℃，保温l～1.5h，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度200～450℃，回火保温时间10～20min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板加热至550～750℃，保温2～10min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧后，空冷至室温，制得温轧钢板；其中，温轧的初轧温度为650～750℃，终轧温度为550～650℃，温轧钢板厚度为l～1.5mm；
步骤5：轧后热处理：
将温轧钢板加热至650～750℃后，保温3～10min后；水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板；
所述的步骤1中，熔炼钢水操作在转炉、电炉或感应炉中进行。
所述的步骤1中，钢坯通过以下两种方式中的一种制备而成：
(1)将钢水浇注制成钢锭后，将钢锭加热至1200～1350℃，保温2～5h，锻造制得钢坯；
(2)将钢水连铸制得钢坯。
所述的步骤2(1)中，加热操作在加热炉中进行；
所述的步骤3(1)中，加热操作在加热炉中进行；
所述的步骤4(1)中，加热操作在加热炉中进行；
所述的步骤5中，加热操作在加热炉中进行；
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的中锰汽车用钢，保证了大量奥氏体的生成；V、Ti和Nb微合金元素的加入，使材料的强度得到进一步的提高。
(2)本发明对热轧态钢板采用温轧的工艺，不仅减小了轧制过程中材料的变形抗力和轧制力，而且能使钢板获得大量稳定的奥氏体，解决了在冷轧过程中因钢的硬度高，轧制力过大而造成的开裂问题，易于实现工业化生产。与冷轧钢相比，温轧钢具有更好的综合力学性能。
经检测，本方法制得的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的屈服强度为590～970MPa，抗拉强度为980～1440MPa，总延伸率为30～42％，强塑积达到40GPa％以上。
附图说明：
图1为本发明实施例1和实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的热膨胀曲线；其中
(a)为实施例1制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的热膨胀曲线；
(b)为实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的热膨胀曲线；
图2为本发明实施例1和实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板中各相相比例计算模拟相图；其中：
(a)为实施例1制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板中各相相比例计算模拟相图；
(b)为实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板中各相相比例计算模拟相图；
图3为本发明实施例1、2、3和8中热轧水淬后钢板的SEM图像；其中：
(a)为实施例1中热轧水淬后钢板的SEM图像；
(b)为实施例2中热轧水淬后钢板的SEM图像；
(c)为实施例3中热轧水淬后钢板的SEM图像；
(d)为实施例8中热轧水淬后钢板的SEM图像；
图4为本发明实施例1、2、3和8温轧钢板的SEM图像；其中：
(a)为实施例1中温轧钢板的SEM图像；
(b)为实施例2中温轧钢板的SEM图像；
(c)为实施例3中温轧钢板的SEM图像；
(d)为实施例8中温轧钢板的SEM图像；
图5为本发明实施例1、2、3和8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的应力应变曲线图像；其中：
(a)为实施例1制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的应力应变曲线图像；
(b)为实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的应力应变曲线图像；
(c)为实施例3制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的应力应变曲线图像；
(d)为实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的应力应变曲线图像；
图6为本发明实施例1、2、3和8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板加工硬化率曲线图像；其中：
(a)为实施例1制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的加工硬化率曲线图像；
(b)为实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的加工硬化率曲线图像；
(c)为实施例3制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的加工硬化率曲线图像；
(d)为实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的加工硬化率曲线图像；
图7为本发明实施例1、2和8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的TEM形貌图；其中：
(a)为实施例1制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的明场像；
(b)为实施例1制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的暗场像；
(c)为实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的明场像，
(d)为实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的暗场像；
(e)为实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的明场像，
(f)为实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的暗场像；
图8为本发明实施例1、2、3和8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板V、Ti析出物的SEM形貌图像；其中：
(a)为实施例1制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的V、Ti析出物的SEM形貌图像；
(b)为实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的V、Ti析出物的SEM形貌图像；
(c)为实施例3制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的V、Ti析出物的SEM形貌图像；
(d)为实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的V、Ti析出物的SEM形貌图像；其中，虚线圈出的黑色部分为V、Ti析出物；
(e)实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的V、Ti析出物能谱图；
图9为本发明实施例1、2、3和8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板残余奥氏体含量XRD图像；其中：
(a)为实施例1制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板残余奥氏体含量XRD图像；
(b)为实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板残余奥氏体含量XRD图像；
(c)为实施例3制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板残余奥氏体含量XRD图像；
(d)为实施例8制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板残余奥氏体含量XRD图像；
图10为本发明实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板V、Ti析出物EPMA形貌图；其中：
(a)实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板显微组织形貌图；
(b)实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板Ti析出分布图；
(c)实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板V析出分布图；
图11为本发明实施例3制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板C、Mn配分EPMA形貌图，其中：
(a)实施例3制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板显微组织形貌图；
(b)实施例3制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板Mn浓度分布图；
(c)实施例3制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板C浓度分布图；
图12为本发明实施例2和4制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板冲击断口形貌；其中：
(a)实施例2制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板冲击断口形貌；
(b)实施例4制备的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板冲击断口形貌。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本专利结合第三代汽车板钢的成分配比，采用光学显微镜、扫描电镜和XRD等检测技术研究了添加V、Ti和Nb元素后的温轧中锰钢在不同温度热处理后的组织与力学性能。
以上所述的具体实施例对本发明的技术方案、实施方式和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内；
对制得的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，进行力学性能测试，操作过程如下：
步骤1：根据GB/T228-2002“金属材料室温拉伸试验方法”将制得的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板加工成拉伸试样，设定拉伸速度3mm/min，拉伸前先固定好电子引伸计，拉伸过程由计算机程序自动控制；
步骤2：沿轧制方向切取试样，用120～1200#的碳化硅耐水砂纸研磨，并置于毛料抛光布上抛光，随后用水和酒精冲洗并使用吹风机吹干，用20～25％亚硫酸氢钠溶液进行金相腐蚀；
步骤3：用场发射扫描电镜观察热轧钢和温轧轧钢的组织；用透射电镜观察析出物形貌和尺寸；
实施例1
本实施例的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.1％，Si：0.3％，Mn：3.0％，Al：1.0％，V：0.01％，Ti：0.05％，Nb：0.2％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度为590MPa，抗拉强度为980MPa，总延伸率为42％，强塑积达到41.16GPa％。
上述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，在转炉中熔炼成钢水，将钢水浇注制成钢锭后，将钢锭加热至1200℃，保温5h，锻造制得钢坯，钢坯截面积为100×10mm；
步骤2：热轧：
(1)轧前热处理：将钢坯在加热炉中，加热到1200℃，保温3h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，热轧钢板厚度为3mm；其中，初轧温度为1100℃，终轧温度为900℃，热轧压下率为70％；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
热轧水淬后的钢板的SEM图像如图3(a)所示；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板在加热炉中，加热至600℃，保温lh，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度200℃，回火保温时间10min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板在加热炉中，加热至550℃，保温2min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧，空冷至室温，制得温轧钢板，温轧钢板厚度为lmm；其中，温轧的初轧温度为650℃，终轧温度为550℃，温轧压下率为60％；
温轧钢板的SEM图像如图4(a)所示；
步骤5：轧后热处理：
(1)将温轧钢板在加热炉中，加热至650℃后，保温3min，
(2)水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。
对本实施例制得的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板进行相关性能测试，其热膨胀曲线如图1(a)所示；各相相比例计算模拟相图如图2(a)所示；应力应变曲线如图5(a)所示；加工硬化率曲线如图6(a)所示；TEM形貌图中的明场像如图7(a)所示；TEM形貌图中的暗场像如图7(b)所示；V、Ti析出物的SEM形貌图如图8(a)所示；残余奥氏体含量XRD图如图9(a)所示。
实施例2
本实施例的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.15％，Si：0.3％，Mn：5.0％，Al：1.3％，V：0.04％，Ti：0.03％，Nb：0.12％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度为630MPa，抗拉强度为1040MPa，总延伸率为38％，强塑积达到39.52GPa％。
上述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，在转炉中熔炼成钢水，将钢水浇注制成钢锭后，将铸锭加热至1220℃，保温4h，锻造制得钢坯，钢坯截面积为100×12mm；
步骤2：热轧：
(2)轧前热处理：将钢坯在加热炉中，加热到1240℃，保温5h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，热轧钢板厚度为3mm；其中，初轧温度为1120℃，终轧温度为920℃，热轧压下率为74％；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
热轧水淬后的钢板的SEM图像如图3(b)所示；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板在加热炉中，加热至620℃，保温lh，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度240℃，回火保温时间12min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板在加热炉中，加热至580℃，保温3min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧，空冷至室温，制得温轧钢板，温轧钢板厚度为lmm；其中，温轧的初轧温度为655℃，终轧温度为560℃，温轧压下率为66.6％；
温轧钢板的SEM图像如图4(b)所示；
步骤5：轧后热处理：
(1)将温轧钢板在加热炉中，加热至660℃后，保温5min，
(2)水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。
对本实施例制得的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板进行相关性能测试，应力应变曲线如图5(b)所示；加工硬化率曲线如图6(b)所示；TEM形貌图中的明场像如图7(c)所示；TEM形貌图中的暗场像如图7(d)所示；V、Ti析出物的SEM形貌图如图8(b)所示；残余奥氏体含量XRD图如图9(b)所示；V、Ti钢显微组织形貌图如图10(a)所示；Ti析出分布图如图10(b)所示；V析出分布图如图10(c)所示；冲击断口形貌如图12(a)所示。
实施例3
本实施例的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.18％，Si：1.0％，Mn：8.0％，Al：1.6％，V：0.03％，Ti：0.08％，Nb：0.15％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度为692MPa，抗拉强度为1150MPa，总延伸率为36％，强塑积达到41.4GPa％。
上述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，在电炉中熔炼成钢水，将钢水浇注成钢锭，将铸锭加热至1280℃，保温2h，锻造制得钢坯，钢坯截面积为100×14mm；
步骤2：热轧：
(3)轧前热处理：将钢坯在加热炉中，加热到1280℃，保温5h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，热轧钢板厚度为3.2mm；其中，初轧温度为1140℃，终轧温度为940℃，热轧压下率为78％；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
热轧水淬后的钢板的SEM图像如图3(c)所示；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板在加热炉中，加热至630℃，保温l.1h，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度300℃，回火保温时间13min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板在加热炉中，加热至600℃，保温4min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧，空冷至室温，制得温轧钢板，温轧钢板厚度为l.1mm；其中，温轧的初轧温度为670℃，终轧温度为580℃，温轧压下率为68.7％；
温轧钢板的SEM图像如图4(c)所示；
步骤5：轧后热处理：
(1)将温轧钢板在加热炉中，加热至680℃后，保温6min，
(2)水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。
对本实施例制得的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板进行相关性能测试，应力应变曲线如图5(c)所示；加工硬化率曲线如图6(c)所示；V、Ti析出物的SEM形貌图如图8(c)所示；残余奥氏体含量XRD图如图9(c)所示；V、Ti钢显微组织形貌图如图11(a)所示；Mn浓度分布图如图11(b)所示；C浓度分布图如图11(c)所示。
实施例4
本实施例的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.2％，Si：1.0％，Mn：10.0％，Al：2.6％，V：0.05％，Ti：0.01％，Nb：0.1％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度为720MPa，抗拉强度为1250MPa，总延伸率为35％，强塑积达到43.75GPa％。
上述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，在电炉中熔炼成钢水，将钢水浇注成钢锭，将铸锭加热至1250℃，保温3h，锻造制得钢坯，钢坯截面积为100×18mm；
步骤2：热轧：
(4)轧前热处理：将钢坯在加热炉中，加热到1300℃，保温2.5h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，热轧钢板厚度为3.2mm；其中，初轧温度为1150℃，终轧温度为950℃，热轧压下率为82％；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板在加热炉中，加热至650℃，保温l.2h，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度320℃，回火保温时间15min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板在加热炉中，加热至620℃，保温5min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧，空冷至室温，制得温轧钢板，温轧钢板厚度为l.2mm；其中，温轧的初轧温度为680℃，终轧温度为600℃，温轧压下率为70.5％；
步骤5：轧后热处理：
(1)将温轧钢板在加热炉中，加热至700℃后，保温7min，
(2)水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。
制得的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板冲击断口形貌如图12(b)所示。
实施例5
本实施例的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.24％，Si：1.8％，Mn：11.0％，Al：2.4％，V：0.1％，Ti：0.15％，Nb：0.08％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度为793MPa，抗拉强度为1300MPa，总延伸率为34％，强塑积达到44.2GPa％。
上述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，在感应炉中熔炼成钢水，将钢水浇注制成钢锭后，将铸锭加热至1300℃，保温3.5h，锻造制得钢坯，钢坯截面积为100×20mm；
步骤2：热轧：
(5)轧前热处理：将钢坯在加热炉中，加热到1260℃，保温2h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，热轧钢板厚度为3.5mm；其中，初轧温度为1160℃，终轧温度为960℃，热轧压下率为86％；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板在加热炉中，加热至680℃，保温l.3h，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度350℃，回火保温时间16min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板在加热炉中，加热至650℃，保温6min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧，空冷至室温，制得温轧钢板，温轧钢板厚度为l.3mm；其中，温轧的初轧温度为700℃，终轧温度为610℃，温轧压下率为71.4％；
步骤5：轧后热处理：
(1)将温轧钢板在加热炉中，加热至710℃后，保温8min，
(2)水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。
实施例6
本实施例的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.26％，Si：1.8％，Mn：12.0％，Al：4.2％，V：0.14％，Ti：0.18％，Nb：0.06％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度为810MPa，抗拉强度为1330MPa，总延伸率为32％，强塑积达到42.56GPa％。
上述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，在感应炉中熔炼成钢水，将钢水浇注成钢锭，将铸锭加热至1340℃，保温2.5h，锻造制得钢坯，钢坯截面积为100×24mm；
步骤2：热轧：
(6)轧前热处理：将钢坯在加热炉中，加热到1350℃，保温3.5h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，热轧钢板厚度为3.8mm；其中，初轧温度为1180℃，终轧温度为980℃，热轧压下率为90％；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板在加热炉中，加热至700℃，保温l.4h，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度400℃，回火保温时间18min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板在加热炉中，加热至700℃，保温7min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧，空冷至室温，制得温轧钢板，温轧钢板厚度为l.4mm；其中，温轧的初轧温度为720℃，终轧温度为620℃，温轧压下率为73.6％；
步骤5：轧后热处理：
(1)将温轧钢板在加热炉中，加热至730℃后，保温9min，
(2)水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。
实施例7
本实施例的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.28％，Si：3.5％，Mn：14.0％，Al：3.0％，V：0.16％，Ti：0.2％，Nb：0.02％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度为889MPa，抗拉强度为1400MPa，总延伸率为31％，强塑积达到43.4GPa％。
上述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，在感应炉中熔炼成钢水，将钢水浇注成钢锭，将铸锭加热至1350℃，保温2h，锻造制得钢坯，钢坯截面积为100×28mm；
步骤2：热轧：
(7)轧前热处理：将钢坯在加热炉中，加热到1320℃，保温4h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，热轧钢板厚度为4mm；其中，初轧温度为1200℃，终轧温度为1050℃，热轧压下率为94％；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板在加热炉中，加热至720℃，保温l.4h，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度420℃，回火保温时间20min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板在加热炉中，加热至720℃，保温8min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧，空冷至室温，制得温轧钢板，温轧钢板厚度为l.5mm；其中，温轧的初轧温度为740℃，终轧温度为640℃，温轧压下率为75％；
步骤5：轧后热处理：
(1)将温轧钢板在加热炉中，加热至740℃后，保温10min，
(2)水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。
实施例8
本实施例的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.3％，Si：3.5％，Mn：15.0％，Al：3.5％，V：0.2％，Ti：0.1％，Nb：0.01％，余量为Fe及杂质，钢板屈服强度为970MPa，抗拉强度为1440MPa，总延伸率为30％，强塑积达到43.2GPa％。
上述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，在感应炉中熔炼成钢水，将钢水连铸成钢坯，钢坯截面积为100×30mm；
步骤2：热轧：
(8)轧前热处理：将钢坯在加热炉中，加热到1340℃，保温2.5h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，热轧钢板厚度为4mm；其中，初轧温度为1200℃，终轧温度为1100℃，热轧压下率为95％；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
热轧水淬后钢板的SEM图像如图3(d)所示；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板在加热炉中，加热至750℃，保温l.5h，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度450℃，回火保温时间20min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板在加热炉中，加热至750℃，保温10min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧，空冷至室温，制得温轧钢板，温轧钢板厚度为l.5mm；其中，温轧的初轧温度为750℃，终轧温度为650℃，温轧压下率为80％；
温轧钢板的SEM图像如图4(d)所示；
步骤5：轧后热处理：
(1)将温轧钢板在加热炉中，加热至750℃后，保温10min，
(2)水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。
对本实施例制得的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板进行相关性能测试，其热膨胀曲线如图1(b)所示；各相相比例计算模拟相图如图2(b)所示；
应力应变曲线如图5(d)所示；加工硬化率曲线如图6(d)所示；TEM形貌图中的明场像如图7(e)所示；TEM形貌图中的暗场像如图7(f)所示；V、Ti析出物的SEM形貌图如图8(d)所示；其中，虚线圈出的黑色部分为V、Ti析出物；V、Ti析出物能谱图如图8(e)所示；残余奥氏体含量XRD图如图9(a)所示。

Claims (7)

1.一种含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：钢坯制备：
按含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的成分配比，熔炼成钢水后制得钢坯，其中，所述的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板，其成分按重量百分比分别为：C：0.1~0.3%，Si：0.3~3.5%，Mn：3.0~15.0%，Al：1.0~3.5%，V≤0.2%，Ti≤0.2%，Nb≤0.2%，余量为Fe及杂质，所述含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板屈服强度为590~970MPa，抗拉强度为980~1440MPa，总延伸率为30~42%，强塑积达到40GPa%以上；
步骤2：热轧：
(1)轧前热处理：将钢坯加热到1200~1350℃，保温2~5h；
(2)热轧：将钢坯进行热轧，制得热轧钢板，其中，初轧温度为1100~1200℃，终轧温度为900~1100℃，热轧钢板厚度为3~4mm；
(3)水淬：轧后立即水淬至室温，制得热轧水淬后钢板；
步骤3：轧后热处理：
(1)加热：将热轧水淬后的钢板加热至600~750℃，保温l~1.5h，水淬至室温；
(2)回火：将水淬后的钢板进行回火，回火温度200~450℃，回火保温时间10~20min；
(3)空冷：将回火后钢板，空冷至室温；
步骤4：温轧：
(1)轧前热处理：将空冷后的钢板加热至550~750℃，保温2~10min；
(2)温轧：将热处理钢板进行温轧后，空冷至室温，制得温轧钢板；其中，温轧的初轧温度为650~750℃，终轧温度为550~650℃，温轧钢板厚度为l~1.5mm；
步骤5：轧后热处理：
将温轧钢板加热至650~750℃后，保温3~10min后，水淬至室温，制得含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板。
2.根据权利要求1所述的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，钢坯通过以下两种方式中的一种制备而成：
(1)将钢水浇注制成钢锭后，将钢锭加热至1200~1350℃，保温2~5h，锻造制得钢坯；
(2)将钢水连铸制得钢坯。
3.根据权利要求1所述的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，熔炼钢水操作在转炉、电炉或感应炉中进行。
4.根据权利要求1所述的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(1)中，加热操作在加热炉中进行。
5.根据权利要求1所述的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，其特征在于，所述的步骤3(1)中，加热操作在加热炉中进行。
6.根据权利要求1所述的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，其特征在于，所述的步骤4(1)中，加热操作在加热炉中进行。
7.根据权利要求1所述的含V、Ti和Nb中锰汽车用钢板的制备方法，其特征在于，所述的步骤5中，加热操作在加热炉中进行。
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