本發(fā)明屬于復(fù)相鋼，具體涉及一種長(zhǎng)壽命化新能源汽車(chē)用高強(qiáng)度復(fù)相鋼及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著近些年新能源汽車(chē)市場(chǎng)占有率的提高，對(duì)新能源汽車(chē)的輕量化、安全性、經(jīng)濟(jì)性及全生命周期性提出了更高的需求。高強(qiáng)度復(fù)相鋼是最早發(fā)展起來(lái)的第一代高強(qiáng)鋼，成形性和焊接性能優(yōu)異，目前使用最為廣泛，但其強(qiáng)塑性較低不能滿足復(fù)雜零件以及新能源汽車(chē)的沖壓成型需求。twip鋼的強(qiáng)塑積雖然較高能夠達(dá)到50gpa·％，但工藝性、應(yīng)用性以及成本都不能在新能源汽車(chē)上進(jìn)行大量的應(yīng)用。另一方面，新能源汽車(chē)相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車(chē)，多了電池包的制造，增加了對(duì)耐用性、長(zhǎng)壽命的需求。

2、超高周疲勞在指高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受高頻振動(dòng)疲勞載荷，在長(zhǎng)期服役過(guò)程中承受的循環(huán)載荷可達(dá)109周次。而復(fù)相鋼是在保證一定鐵素體和貝氏體含量的同時(shí)，在復(fù)相鋼中增加少量的馬氏體、殘余奧氏體和珠光體含量，在保證高強(qiáng)塑積的同時(shí)保證超高周疲勞性能，這無(wú)疑對(duì)復(fù)相鋼的組織、硬度以及材料的夾雜物要求更高。而現(xiàn)有級(jí)別的冷軋復(fù)相鋼，無(wú)法同時(shí)兼具超高疲勞、高強(qiáng)塑積等這些高性能。

3、公布號(hào)為cn116200666a，公布日為2023年6月2日的中國(guó)發(fā)明專利，公布了一種高強(qiáng)度高疲勞性能鋼板及其制備方法，化學(xué)成分c：0.02％-0.15％、si：0.1％-0.5％、mn：0.4％-1.5％、alt：0.01％-0.10％、cr：0.3％-1.5％、p：≤0.015％、s：≤0.015％、mo：0.10-0.50％、ti：0.01％-0.05％、nb：0.01％-0.10％、v：0.01％-0.10％、cu：0.20％-0.50％、ni：0.20％-0.50％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素；所述鋼板具有一定的耐腐蝕性能，屈強(qiáng)比≥0.9，疲勞強(qiáng)度≥850mpa(循環(huán)次數(shù)n＝1×107次)，180°對(duì)折邊部無(wú)裂紋，電阻點(diǎn)焊抗剪拉伸實(shí)驗(yàn)焊點(diǎn)呈現(xiàn)焊核拔出斷裂模式。這種鋼板雖然具有高強(qiáng)度、高疲勞性能，但疲勞性能仍不能滿足日益增長(zhǎng)的安全需求。

4、公布號(hào)為cn117265403a，公布日為2023年12月22日的中國(guó)發(fā)明專利，公布了一種屈服強(qiáng)度600mpa級(jí)高疲勞冷成形用鋼及制造方法，化學(xué)成分c：0.045～0.065％，si：0.10～0.20％，mn：0.95～1.10％，s≤0.003％，p≤0.015％，al：0.020～0.060％，nb：0.045～0.065％，ti：0.050～0.075％，cr：0.35～0.55％，b≤0.0050％，o≤0.0025％，n≤0.0050％，v≤0.002％，mo≤0.50％，其余為fe和其他不可避免的雜質(zhì)；所述鋼板采用可穩(wěn)定控制的鈦微合金一體化調(diào)控技術(shù)；所述鋼板的顯微組織包括鐵素體+珠光體，所述鋼板屈服強(qiáng)度為600mpa。雖然在耐深沖、高疲勞、低成本上具有顯著優(yōu)勢(shì)，但鋼中只添加了ti元素，容易導(dǎo)致鋼種存在大尺寸tin脆性?shī)A雜物，容易沖壓開(kāi)裂，最終造成疲勞性能低。

5、公布號(hào)為cn117265401a，公布日為2023年12月22日的中國(guó)發(fā)明專利，公開(kāi)了一種750mpa級(jí)高疲勞熱軋汽車(chē)鋼及其制備方法，化學(xué)成分c?0.06～0.08％，si?0.10～0.20％，mn?1.40～1.60％，al?0.015～0.060％，nb?0.025～0.045％，ti0.09～0.12％，p≤0.015％，s≤0.003％，n≤0.0040％，o≤0.0025％，h≤0.0003％，re≤0.01％(其中l(wèi)a≥30％、ce≥20％)，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；在低nb、高ti的低成本設(shè)計(jì)下，創(chuàng)新性的采用純凈鋼冶煉以及稀土處理使得夾雜物充分變性，在具有高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，還具有高疲勞性能。但面對(duì)日益增長(zhǎng)的安全需求，疲勞性能仍存在不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)壽命化新能源汽車(chē)用高強(qiáng)度復(fù)相鋼及其制備方法，所述復(fù)相鋼的金相組織為鐵素體、貝氏體和馬氏體，具有超高疲勞、高強(qiáng)塑積和超長(zhǎng)使用壽命，在承受109周次循環(huán)載荷作用后，屈服強(qiáng)度rp0.2≥750mpa，滿足了市場(chǎng)需求。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)壽命化新能源汽車(chē)用高強(qiáng)度復(fù)相鋼，所述復(fù)相鋼含有以下重量百分比的化學(xué)成分：c：0.20-0.25％，si：0.10-0.15％，mn：2.00～2.30％，cr：0.80～1.00％，mo：1.85～2.25％，nb：0.020～0.035％，ti：0.04～0.06％，alt：0.60～0.80％，p：≤0.012％，s：≤0.012％，v≤0.002％，t.o：≤10ppm，[n]：≤55ppm，[h]：≤1.0ppm，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)元素，同時(shí)滿足4.5≤dm＝4.12×[n]-2.25×(ti+nb)-0.8×c+2.15×mo+1.17×cr≤5.5，公式dm中的所有化學(xué)成分的取值均為該成分在鋼中的含量×100。

4、所述復(fù)相鋼的金相組織為鐵素體、貝氏體、馬氏體和少量殘余奧氏體；按體積百分比計(jì)如下：鐵素體≤10％、馬氏體10％～20％、貝氏體70％～80％、殘余奧氏體≤5.0％。

5、所述復(fù)相鋼的抗拉強(qiáng)度rm≥1600mpa，屈服強(qiáng)度rp0.2≥1400mpa，a80≥25％，強(qiáng)塑積≥40gpa·％，在承受109周次循環(huán)載荷作用后，屈服強(qiáng)度rp0.2≥750mpa。

6、本發(fā)明還提供了所述長(zhǎng)壽命化新能源汽車(chē)用高強(qiáng)度復(fù)相鋼的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：連鑄坯經(jīng)熱軋、酸洗冷軋、連續(xù)退火后制備得到成品；

7、所述連續(xù)退火步驟中，首先緩慢加熱至790-890℃進(jìn)行兩相區(qū)退火，然后緩冷至720-760℃，最后以≥25℃/s的冷卻速率冷卻至350～400℃保溫10-20min后空冷。

8、進(jìn)一步地，所述連續(xù)退火步驟中，首先以10-15℃/min升溫速率緩慢加熱至790-890℃保溫5-20min進(jìn)行兩相區(qū)退火，然后以5-10℃/min冷卻速率緩冷至720-760℃，再以≥25℃/s的冷卻速率冷卻至350～400℃保溫10-20min后空冷。

9、所述連鑄坯生產(chǎn)時(shí)投用電磁攪拌系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)輕壓下裝置，以減少凝固過(guò)程中的成分偏析。

10、所述熱軋步驟中，加熱溫度1200～1260℃，保溫時(shí)間為2-3h。

11、所述熱軋步驟中，首先由粗軋機(jī)進(jìn)行3-5道次軋制，熱軋至30-50mm中間坯，再由熱連軋機(jī)組進(jìn)行5-7道次軋制，終軋溫度870-910℃，最后在540-640℃進(jìn)行卷取，以得到均勻細(xì)小的熱軋組織。

12、所述酸洗冷軋步驟中，冷軋壓下率為40～70％。

13、本發(fā)明提供的長(zhǎng)壽命化新能源汽車(chē)用高強(qiáng)度復(fù)相鋼中的各成分控制及作用如下：

14、c：鋼中最基本有效且經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素，碳含量直接影響著馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)，在熱處理過(guò)程中碳向奧氏體中富集會(huì)導(dǎo)致ms點(diǎn)溫度降低。碳可以穩(wěn)定奧氏體，碳含量過(guò)低鋼板強(qiáng)度不足，且在配分過(guò)程中沒(méi)有足夠的c原子向殘留奧氏體中富集，得到的殘留奧氏體穩(wěn)定性不足。然而，碳含量過(guò)高將會(huì)對(duì)成形性能、焊接性能不利，因此一般鋼材并不是碳含量越高越好。本發(fā)明中c的成分控制在0.20-0.25％較低的范圍。

15、si：si是脫氧劑，能夠固溶強(qiáng)化提高鋼的強(qiáng)硬度，同時(shí)鐵素體形成元素，能夠阻礙滲碳體的析出，起到穩(wěn)定奧氏體的作用；另一方面，硅含量過(guò)高，將引起鋼板表面在退火過(guò)程中的選擇性氧化，在加熱過(guò)程中產(chǎn)生氧化鐵皮，在熱軋時(shí)，當(dāng)氧化鐵皮被壓入板材表面，會(huì)使得板材的表面質(zhì)量下降，造成材料的焊接困難、熱鍍鋅困難和表層涂覆性差等。所以本發(fā)明si重量百分含量控制在si：0.10-0.15％。

16、mn：mn可以擴(kuò)大奧氏體相區(qū)，并且穩(wěn)定奧氏體組織，提高鋼的淬透性，但是mn可溶于鐵素體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度，同時(shí)mn可以提高奧氏體組織的穩(wěn)定性，在低碳鋼中加入mn元素的另外的一個(gè)作用就是使先共析鐵素體析出線右移，這樣使退火冷卻過(guò)程中鐵素體析出量較少，以保證最終顯微組織中殘留奧氏體含量。但mn含量過(guò)多容易造成偏析，帶狀組織較差，還會(huì)降低鋼的塑性，鋼在熱軋時(shí)韌性變壞。mn含量控制在2.00-2.30％。

17、cr：是提高鋼的強(qiáng)度，在連退過(guò)程中析出碳化物提高晶界的穩(wěn)定性，但過(guò)高cr含量不但會(huì)增加成本而且碳化物會(huì)在結(jié)晶粗化，影響鋼的強(qiáng)塑性。因此，本發(fā)明將其含量控制在0.80～1.00％。

18、mo：mo能明顯提高鋼的淬透性，防止回火脆性及過(guò)熱傾向。此外，本發(fā)明中mo元素與cr元素的合理配合可使淬透性和回火抗力得到明顯提高，并且mo能細(xì)化晶粒。同時(shí)mo能夠與碳元素結(jié)合，生成穩(wěn)定的m2c相，能夠附著在其它碳化物周?chē)种铺蓟锎只饔?；而mo含量過(guò)低則上述作用有限，mo含量過(guò)高，促進(jìn)晶界鐵素體薄膜的形成，不利于鋼的熱塑性，增加鋼的再熱裂紋傾向，且成本較高。因此，控制mo含量為1.85～2.25％。

19、nb：析出強(qiáng)化元素，起到細(xì)化晶粒的作用，有利于獲得均勻細(xì)小的成品組織，對(duì)提高成品強(qiáng)度和延伸率均有好處。同時(shí)，通過(guò)微量nb元素的添加細(xì)化退火奧氏體晶粒，降低ms溫度，使本發(fā)明鋼在較低溫度條件下完成配分過(guò)程，更利于在常規(guī)連續(xù)退火線上實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明nb重量百分比含量控制在0.020-0.035％。

20、ti和[n]：鋼中加入微量ti可以提高鋼的強(qiáng)度，起到沉淀強(qiáng)化和晶粒細(xì)化的作用，可以改善焊接熱影響區(qū)的韌性，提高材料焊接性能，同時(shí)ti推遲貝氏體相變，促進(jìn)鐵素體和珠光體析出，改善韌性。但過(guò)高的ti容易產(chǎn)生液析tin，尖角容易造成疲勞失效，所以本發(fā)明ti重量百分比含量控制在0.04-0.06％，同時(shí)[n]≤55ppm。

21、al：al是有效的脫氧劑，且能形成aln細(xì)化晶粒，鋁是鐵素體強(qiáng)穩(wěn)定化元素，碳化物的形成途徑之一是由奧氏體通過(guò)共析反應(yīng)分解得到，而al和c含量的增加有助于促進(jìn)κ碳化物的析出。另一方面，添加al元素可提高ms溫度；細(xì)化奧氏體晶粒尺寸可顯著降低ms溫度，提高奧氏體穩(wěn)定性。但過(guò)高的al容易二次氧化形成夾雜物，造成服役性能下降，過(guò)高的al會(huì)造成水口堵塞，所以本發(fā)明控制al含量在0.60-0.80％。

22、p和s：硫容易在鋼中與錳形成mns夾雜，使鋼產(chǎn)生熱脆；p是具有強(qiáng)烈偏析傾向的元素，增加鋼的冷脆，降低塑性，對(duì)產(chǎn)品組織和性能的均勻性有害?？刂苝：≤0.012％，s：≤0.012％。

23、t.o和[h]：t.o在鋼中形成氧化物夾雜，控制t.o≤10ppm。[h]在鋼中形成白點(diǎn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能，控制[h]≤1.0ppm。

24、為了避免tin液析，本發(fā)明添加了一定量的al作為脫氧劑，aln同時(shí)有晶界釘扎效果，也可防止晶粒粗化，且在奧氏體中自由的al可以延遲奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變。同時(shí)nb和ti對(duì)晶粒有細(xì)化作用，但是細(xì)化的同時(shí)抑制了貝氏體和馬氏體的形成，降低強(qiáng)度，所以本發(fā)明在dm公式中對(duì)化學(xué)成分[n]、ti、nb、c、mo、cr進(jìn)行了約束，在提高強(qiáng)塑積的同時(shí)，保證穩(wěn)定的m2c相生成。

25、本發(fā)明采用低c高mo以提高板材的超高周疲勞性能，同時(shí)提高馬氏體和貝氏體含量，以及利用適量的微合金化，保證高強(qiáng)度的同時(shí)提高塑性，而且化學(xué)成分配比符合dm對(duì)成分的約束。

26、本發(fā)明提供的長(zhǎng)壽命化新能源汽車(chē)用高強(qiáng)度復(fù)相鋼的制備方法中，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝步驟下，利用特定的退火工藝對(duì)組織進(jìn)行調(diào)控，采用慢升溫+閃冷工藝進(jìn)行連續(xù)退火，通過(guò)慢升溫工藝，能夠更好地增加元素固溶的均勻性，提高組織奧氏體化程度，在閃冷過(guò)程中部分組織達(dá)到馬氏體過(guò)冷度，引入馬氏體組織，通過(guò)連續(xù)退火狀態(tài)下，貝氏體析出，通過(guò)該工藝能夠使得鐵素體、貝氏體和馬氏體達(dá)到最佳的比例。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

28、采用微合金化細(xì)化組織，利用緩冷+閃冷退火工藝，引入馬氏體組織，提高強(qiáng)度，得到了高強(qiáng)塑積的復(fù)相鋼；同時(shí)采用低c高mo化學(xué)成分，提高鋼中殘余奧氏體硬度，從而提高其超高周疲勞性能；本發(fā)明提供的長(zhǎng)壽命化新能源汽車(chē)用高強(qiáng)度復(fù)相鋼，具有超高疲勞、高強(qiáng)塑積和超長(zhǎng)使用壽命，其抗拉強(qiáng)度rm≥1600mpa，屈服強(qiáng)度rp0.2≥1400mpa，a80≥25％，強(qiáng)塑積≥40gpa·％，在承受109周次循環(huán)載荷作用后，屈服強(qiáng)度rp0.2≥750mpa，適應(yīng)安全度高及長(zhǎng)壽命化需求。