一种冷轧钢带及其制备方法和应用

本发明涉及奥氏体基轻质钢，具体涉及一种冷轧钢带及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着汽车产业轻量化与低碳化进程的不断加速，对兼具低密度、高强度和优良成形性的先进汽车钢材料的需求日益迫切。亟需一种轻质高强钢带，以满足汽车结构件在减重节能、碰撞安全与复杂成形方面的综合性能要求。fe-mn-al-c奥氏体轻质钢是一种具有轻量化和高韧性的轻质钢，其通过向钢中加入轻量化元素al来降低钢的密度，再通过加入奥氏体稳定化元素mn、c来获得单向奥氏体组织并提高钢的强度，是一种应用前景广阔的高强度轻质钢。与传统冷轧高强钢相比，奥氏体轻质钢带虽在轻量化和韧性方面展现出潜力，但其高铝（al的质量百分含量≥4%）、高锰（mn的质量百分含量≥10%）成分易引发κ-碳化物沿晶析出和δ-铁素体形成，导致塑性（及成形性）显著下降，无法同时实现低密度、高强度和高塑性，难以满足汽车结构件在碰撞安全与复杂成形方面的综合要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种冷轧钢带及其制备方法和应用。本发明提供的冷轧钢带的密度低，强度高，塑性好。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种冷轧钢带，包括以下质量百分含量的元素：mn 20~25%、al 6.8~8.5%、c 0.83~0.95%、si≤1%、cr 1~1.5%、ni 0.5~1%、nb≤0.1%、ti≤0.1%、p≤0.02%、s≤0.005%，其余为铁和不可避免杂质；

4、所述冷轧钢带的密度为6.9~7.1g/cm3；

5、所述冷轧钢带中奥氏体相的体积百分含量≥99%，κ-碳化物和δ-铁素体的总体积百分含量≤1%。

6、优选的，所述冷轧钢带的厚度为1~2mm，抗拉强度为680~1150mpa，断后伸长率为20~57%。

7、优选的，当所述冷轧钢带的抗拉强度大于等于680mpa且小于880mpa时，所述冷轧钢带的断后伸长率大于50%且小于等于57%；

8、当所述冷轧钢带的抗拉强度大于等于880mpa且小于1080mpa时，所述冷轧钢带的断后伸长率大于35%且小于等于50%；

9、当所述冷轧钢带的抗拉强度大于等于1080mpa且小于1150mpa时，所述冷轧钢带的断后伸长率大于等于20%且小于等于35%。

10、本发明提供了上述技术方案所述冷轧钢带的制备方法，包括以下步骤：

11、按照上述技术方案所述冷轧钢带的元素组成制备得到热轧钢带；

12、将所述热轧钢带进行固溶处理后第一冷却，得到固溶坯料；所述固溶处理的温度为1020~1080℃；

13、将所述固溶坯料进行酸洗，得到酸洗坯料；

14、将所述酸洗坯料进行冷轧，得到冷轧坯料；

15、将所述冷轧坯料进行退火后第二冷却，得到冷轧钢带；所述退火的温度为700~900℃，保温时间为3~6min。

16、优选的，所述冷轧的总压下率为16~49%，轧制速度为6~40m/min。

17、优选的，所述固溶处理的时间为6~8min；

18、所述第一冷却的冷却速率为10~20℃/s，冷却终温≤400℃。

19、优选的，所述第二冷却的冷却速率≥30℃/s，冷却终温≤180℃。

20、优选的，所述退火在含氢气体氛围中进行；

21、所述含氢气体中氢气的体积百分含量≥95%，露点≤-45℃。

22、优选的，所述酸洗用酸包括盐酸；

23、所述酸洗用酸的浓度为10~17wt%。

24、本发明提供了上述技术方案所述的冷轧钢带或上述技术方案所述制备方法制得的冷轧钢带在汽车结构件中的应用。

25、有益技术效果：本发明通过控制al、mn和c的含量，al能够显著降低冷轧钢带的密度，mn和c能够稳定奥氏体组织，抵消al的δ-铁素体化的倾向，减少δ-铁素体的形成，使冷轧钢带中奥氏体相的体积百分含量≥99%，接近全奥氏体组织，兼具低密度、高强度与高断后伸长率；通过控制cr的含量为1~1.5%，不会催生有害脆性相，同时提高奥氏体与κ-碳化物的界面能和晶格失配度，增大碳化物析出能垒、降低碳原子扩散速率，抑制κ-碳化物的析出，减少晶界应力集中，在几乎不降低冷轧钢带强度的基础上显著提升冷轧钢带的塑性，能够满足汽车结构件对高强度、高塑性和低密度的综合需求。

26、本发明提供的上述技术方案所述冷轧钢带的制备方法通过对热轧钢带在1020~1080℃的温度内进行固溶处理，确保热轧钢带中的κ-碳化物、δ铁素体等第二相充分溶解，获得接近均匀、纯净的全奥氏体组织；再将得到的固溶坯料依次进行酸洗、冷轧和退火，冷轧后的冷轧坯料断后伸长率急剧下降，通过在700~900℃进行短时保温退火（3~6min），该温度区间无第二相析出，使冷轧坯料内部晶粒发生一定的回复，释放内应力，恢复韧性，提高了断后伸长率。

1.一种冷轧钢带，其特征在于，包括以下质量百分含量的元素：mn 20~25%、al 6.8~8.5%、c 0.83~0.95%、si≤1%、cr 1~1.5%、ni 0.5~1%、nb≤0.1%、ti≤0.1%、p≤0.02%、s≤0.005%，其余为铁和不可避免杂质；

2.根据权利要求1所述的冷轧钢带，其特征在于，所述冷轧钢带的厚度为1~2mm，抗拉强度为680~1150mpa，断后伸长率为20~57%。

3.根据权利要求2所述的冷轧钢带，其特征在于，当所述冷轧钢带的抗拉强度大于等于680mpa且小于880mpa时，所述冷轧钢带的断后伸长率大于50%且小于等于57%；

4.权利要求1~3任一项所述冷轧钢带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧的总压下率为16~49%，轧制速度为6~40m/min。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理的时间为6~8min；

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二冷却的冷却速率≥30℃/s，冷却终温≤180℃。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述退火在含氢气体氛围中进行；

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗用酸包括盐酸；

10.权利要求1~3任一项所述的冷轧钢带或权利要求4~9任一项所述制备方法制得的冷轧钢带在汽车结构件中的应用。