【摘 要】
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为了达到节能减排的目的,提高汽车钢强塑性是实现汽车轻量化的有效途径之一。双相钢（DP钢）由于成分工艺简单成本低,性能优异,在车身的使用比例很高,但是传统DP钢存在强度相对较低的问题。针对这一问题,本文以Fe-0.18C-2.6Mn-2Si（wt.%）为基础成分体系,通过Nb微合金化研究抗拉强度≥ 1180MPa,延伸率≥16%的高强度汽车用双相钢,以满足未来汽车用钢的需求。基于以上背景,本文的研究
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为了达到节能减排的目的,提高汽车钢强塑性是实现汽车轻量化的有效途径之一。双相钢（DP钢）由于成分工艺简单成本低,性能优异,在车身的使用比例很高,但是传统DP钢存在强度相对较低的问题。针对这一问题,本文以Fe-0.18C-2.6Mn-2Si（wt.%）为基础成分体系,通过Nb微合金化研究抗拉强度≥ 1180MPa,延伸率≥16%的高强度汽车用双相钢,以满足未来汽车用钢的需求。基于以上背景,本文的研究内容及结果主要包括以下四方面。1)通过向基体成分中加入Nb元素,以获得不同Nb含量的材料:A1、A2（0.027%）、A3（0.061%）;利用热膨胀仪测定了三种材料的相变点。结果表明:随着Nb元素含量升高,Ac1温度变化并不明显,但是Ac3温度明显升高;Nb元素加入量为0.027%时Ac3升高了 8℃,加入量为0.061%时升高了 36℃;同时Nb元素加入增加了奥氏体淬透性,使Ms点升高。2)利用热膨胀仪模拟实际实验过程,结合杠杆定理精确测定了 730℃、750℃、780℃、820℃下的奥氏体与铁素体含量。通过后续连续退火处理,发现最终组织仅为铁素体和马氏体双相时,综合力学性能差。因此在连续退火过程的后期引入时效阶段,实现Nb元素的时效强化,并且在时效的过程中大量奥氏体向贝氏体转变,降低最终组织中马氏体含量,得到铁素体、马氏体、贝氏体及残余奥氏体的复相组织。结果表明:连续退火温度为820℃,时效温度为300℃、350℃、400℃时效后获得材料性能优异;300℃时效材料强度为1310MPa,延伸率16%;350℃时效后,强度较低1050MPa,强塑积最大为24.98GPa%;400℃时效材料强度为1150MPa,延伸率21%,强塑积达到24.15GPa%。3)通过控制热轧后材料的冷却方式（卷取、淬火）及后续处理工艺获得不同的初始组织（HR-Q、HR-Q&T-CR、HR-Coil-CR）,研究不同初始组织在连续退火过程中的遗传作用及对材料性能的影响。结果表明,HR-Coil-CR热处理后仍然能够观察到铁素体呈带状分布,原先珠光体的位置被马氏体取代,组织均匀性依旧较差,强度高,延伸率低;HR-Q&T-CR经热处理后组织分布均匀,马氏体分布在铁素体块边界位置,强度相对较低,延伸性好。随着连续退火温度的升高,两种组织热处理后组织差异逐渐减小,当连续退火温度升高到820℃时两者组织及力学性能极为相近,组织遗传性基本消失。4)通过研究Nb元素的微合金化作用发现,Nb元素对热轧态组织有明显的细化作用,并且对后续热处理后材料的组织及性能有较大影响。冷轧组织中,由于冷轧前在较高温度区间停留时间长,Nb元素大量析出富集长大,连续退火过程中不能溶解,虽能细化晶粒,但是使材料性能恶化;热轧组织中,Nb元素的微合金化作用明显,在相对较低的时效温度下,Nb元素的加入能够延缓等温过程中贝氏体转变,在并且保证材料延伸率的同时提高强度;微量Nb元素材料经820℃连续退火后,在300℃时效下,材料获得的强度平均为1220MPa,延伸率约为18%,满足性能要求;在350℃时效获得的强塑积最高,约为25.2GPa%,性能优异。
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