汽车用中锰高强钢及其生产方法.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410737988.X(22)申请日 2014.12.05C22C 38/12(2006.01)C21D 8/00(2006.01)C21D 8/02(2006.01)(71)申请人武汉钢铁（集团）公司地址 430080 湖北省武汉市武昌友谊大道999 号 A 座 15 层（武钢科技创新部）(72)发明人潘利波林承江邓照军朱万军孙宜强张志建魏星(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司 42104代理人胡镇西唐玲(54) 发明名称汽车用中锰高强钢及其生产方法(57) 摘要本发明公开了一种汽车用中锰高强钢及其。

2、生产方法，该钢的化学成分重量百分比为：C：0.13 0.19，Si ：0.15 0.25，Mn ：5.5 6.5，P ：0 0.09，Nb ：0.02 0.05，Mo ：0.16 0.25，Al ：1.2 1.8，S ：0 0.01，N：00.003，其余为Fe及不可避免杂质；方法包括冶炼、浇铸、固溶处理、热轧、冷轧及退火步骤，固溶处理的温度为11801220，保温时间为 0.8 1.2h；热轧的开轧温度为 1050 1100，终轧温度为 850 890 ；冷轧压下率为率 60 80；退火温度为 630 670，保温时间为 1 2h。本发明钢具有高强度和优良的塑性，其强塑积既确保了其可用于生产。

3、形状复杂的汽车部件，又不至于高的过剩，利用较低的生产成本获得了汽车用钢材，在轻量化车身设计中具有极好的应用前景。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页(10)申请公布号 CN 104498821 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104498821 A1/1 页21.一种汽车用中锰高强钢，其特征在于：该钢的化学成分重量百分比如下：C ：0.13 0.19，Si ：0.15 0.25，Mn ：5.5 6.5，P ：0 0.09，Nb ：0.02 0.05，Mo ：0.16 0.25，Al ：1.2 1.。

4、8，S ：0 0.01，N ：0 0.003，其余为 Fe 及不可避免的杂质。2.根据权利要求 1 所述汽车用中锰高强钢，其特征在于：该钢的化学成分重量百分比如下：C ：0.167 0.19，Si ：0.166 0.25，Mn ：5.5 5.9，P ：0.04 0.08，Nb ：0.0210.035，Mo ：0.200.25，Al ：1.51.79，S ：0.0040.009，N ：0.00150.0029，其余为 Fe 及不可避免的杂质。3.一种权利要求 1 所述汽车用中锰高强钢的生产方法，包括冶炼、浇铸、固溶处理、热轧、冷轧及退火的步骤，其特征在于：所述固溶处理的温度为 1180 1。

5、220，保温时间为0.8 1.2h ；所述热轧，开轧温度为 1050 1100，终轧温度为 850 890；所述冷轧，压下率为率 60 80 ；所述退火，退火温度为 630 670，保温时间为 1 2h。4.根据权利要求 3 所述汽车用中锰高强钢的生产方法，其特征在于：所述固溶处理温度为 1200 1220，保温时间为 1 1.2h。5.根据权利要求 3 或 4 所述汽车用中锰高强钢的生产方法，其特征在于：所述热轧的开轧温度为 1080 1100，终轧温度为 870 890。6.根据权利要求 3 或 4 所述汽车用中锰高强钢的生产方法，其特征在于：所述冷轧，压下率为率 75 80。7.根。

6、据权利要求 3 或 4 所述汽车用中锰高强钢的生产方法，其特征在于：所述退火，退火温度为 650 670，保温时间为 1 1.5h。权利要求书CN 104498821 A1/5 页3汽车用中锰高强钢及其生产方法技术领域0001 本发明涉及冶金技术，具体地指一种汽车用中锰高强钢及其生产方法。背景技术0002 随着汽车工业发展，市场对小排量和低能耗汽车的需求日益提高。而汽车每减轻10的重量，燃料消耗可降低 3 7。从成本，能源，安全及环境等方面来考虑，汽车轻量化是现代汽车产业发展的必然趋势。钢铁材料在整车总重中占到了 55 70，因此，对钢铁材料进行性能优化和升级是推动汽车轻量化进程的重。

7、要手段。TRIP 钢 ( 相变诱导塑性钢 ) 和 TWIP 钢作为高强度汽车用钢应运而生，现已广泛应用在汽车上。0003 传统 TRIP 钢是第一代先进高强度用钢中的一种，因其形变过程中能产生奥氏体向马氏体的转变，其具有高塑性，高应变硬化性及高能量吸收能力但其强塑积一般在15 25GPa，不适合用于生产形状较复杂的零部件，而且传统 TRIP 钢还因合金元素添加过多，存在成本高及生产工艺控制难等问题。TWIP 钢属于第二代先进高强钢，通过产生孪晶而得到高的塑性和强度，但其同样存在因合金元素添加过多而导致成本较高的问题，而且 TWIP 钢的强塑积高达 40GPa以上，这对于汽车安全件或结构件用钢来。

8、说，该强塑积是过剩的，不利于节约生产成本。0004 其中，CN201310560593.2 中公开了一种高强度高塑性中锰冷轧钢板及其制备方法，该高强度高塑性中锰冷轧钢板主要成分质量百分含量为：C ：0.15 0.25，Mn ：7 8，Si ：1.21.8，Al ：0.05，按照成分进行冶炼，并铸造成坯，铸坯经多道次热轧得到热轧板，对热轧板进行两次中间热处理和两个阶段的冷轧，中间热处理温度为 Ar1 以上80120，保温时间8h及以上，两阶段冷轧，其变形量均为3050，冷轧钢板的最终热处理为Ar1+70及以上退火10min2h ；CN201310681656.X公开了一种抗拉强度1000MPa。

9、以上，总延伸率60以上，强塑积约60GPa以上的冷轧中锰TRIP钢及其制备方法，该冷轧中锰 TRIP 钢的化学成分重量百分比分别为含 C0.15 0.20，Mn8.0 11.0，A13.0 4.0，Nb0 0.040，余量为 Fe 及杂质，该冷轧 TRIP 钢的制备方法包括冶炼、锻造、热轧、轧后热处理、酸洗、冷轧及轧后热处理。上述两篇文献中的钢种，加入的合金元素含量较高，生产综合成本高，未能在汽车生产领域广泛应用。0005 另外，CN201110343384.3 公开了一种 750MPa 880MPa 级车辆用高强钢及其生产方法，其化学成分重量百分比为：C ：0.07 0.09，Si ：0.。

10、15 0.25，Mn ：1.4 1.9，Nb ：0.040.06，Mo ：00.15，V ：00.04，Ti ：0.070.14，Al ：0.010.06，P ： 0.02，S ： 0.01，N ： 0.008，其余为 Fe 及不可避免杂质；生产方法为：冶炼、铸造成铸坯，加热至11801250，终轧温度为820850，终冷温度为560600，钢卷下线后进行缓冷处理，材料强度可达 750MPa 880MPa，同时具有良好的低温冲击韧性和冷成型性能。该钢种强度级别较高，但塑性不能保证，强塑积级别不能满足汽车部件生产要求。说明书CN 104498821 A2/5 页4发明内容0006 本发明。

11、的目的就是要提供一种汽车用中锰高强钢及其生产方法，该钢具有高强度和优良塑性，在满足汽车用钢需求的同时大幅降低了生产成本。0007 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车用中锰高强钢，该钢的化学成分重量百分比如下：C ：0.13 0.19，Si ：0.15 0.25，Mn ：5.5 6.5，P ：0 0.09，Nb ：0.02 0.05，Mo ：0.16 0.25，Al ：1.2 1.8，S ：0 0.01，N ：0 0.003，其余为 Fe 及不可避免的杂质。0008 进一步地，该钢的化学成分重量百分比如下：C：0.1670.19，Si：0.1660.25，Mn ：5.5 5.9。

12、，P ：0.04 0.08，Nb ：0.021 0.035，Mo ：0.20 0.25，Al ：1.5 1.79，S ：0.004 0.009，N ：0.0015 0.0029，其余为 Fe 及不可避免的杂质。0009 一种上述汽车用中锰高强钢的生产方法，包括冶炼、浇铸、固溶处理、热轧、冷轧及退火的步骤，所述固溶处理的温度为11801220，保温时间为0.81.2h ；所述热轧，开轧温度为 1050 1100，终轧温度为 850 890 ；所述冷轧，压下率为率 60 80 ；所述退火，退火温度为 630 670，保温时间为 1 2h。0010 进一步地，所述固溶处理温度为 1200 1220，。

13、保温时间为 1 1.2h。0011 进一步地，所述热轧的开轧温度为 1080 1100，终轧温度为 870 890。0012 进一步地，所述冷轧，压下率为率 75 80。0013 更进一步地，所述退火，退火温度为 650 670，保温时间为 1 1.5h。0014 以下就本发明的化学成分及生产方法进行分析说明：0015 (1) 化学成分0016 C ：碳元素通过固溶强化可以提高 TRIP 钢的强度和硬度，但其过高会阻碍形变过程中马氏体的相变，因此，本发明将碳的含量控制在 0.13 0.19。0017 Mn ：TRIP 钢主要是通过相变来得到高强度和高塑性，而 TWIP 钢通过孪晶的产生来得到。

14、高塑性，高含量的锰会使钢出现TWIP效应，合适的锰含量才能得到TRIP效应，同时，Mn元素的添加可以提高残余奥氏体的稳定性，因此，Mn 含量的设计比较关键，本发明采用中锰体系，将 Mn 的含量控制在 5.5 6.5。0018 Si ：Si 是常用的脱氧剂，有固熔强化作用，能提高淬透性和抗回火性，有利于提高钢的弹性极限和改善其综合性能，增加钢在自然条件下的耐蚀性，但 Si 含量较高时，降低了钢的韧性、塑性及延展性，易导致冷脆不利于焊接。因此，本发明将 Si 的含量控制在0.15 0.25。0019 Nb ：Nb 可以显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，实现严格的未再结晶区轧制，促进。

15、铁素体晶粒的细化，以起到改善强度和韧性的作用，Nb 与 C 结合生成的碳化物会在轧制过程中阻碍奥氏体晶粒的长大，具有显著的细晶强化和析出强化作用，但是铌铁属于贵重合金，含量增高时将增加钢材成本。因此，本发明将 Nb 的含量目标值控制在 0.02 0.05。0020 Mo：Mo元素能使钢的晶粒细化，提高钢的淬透性，当Mo含量超过0.25时，钢的脆性大幅增加，导致折弯开裂几率的大大增加，结合成型要求，本发明将 Mo 含量控制在0.16 0.25。0021 Al ：铝元素是铁素体形成元素，它的添加改变铁碳平衡相图的平衡特征，使铁素体说明书CN 104498821 A3/5 页5向奥氏体转变的温度。

16、提高，单向奥氏体区缩小，扩大两相区，加强奥氏体的稳定作用，但铝元素含量过高，成本也随之增加，因此，本发明控制 Al 含量为 1.2 1.8。0022 P ：对钢的韧性及塑性不利，因此，本发明控制含量 0.09。0023 S ：钢中 S 含量过高产生的 MnS 夹杂会使钢的纵横向性能产生明显差异，恶化低温韧性，且会明显降低钢的耐候性能，因此，本发明控制 S 含量 0.01。0024 (1) 生产方法0025 由于汽车用先进高强钢主要用于安全件或结构件，其复杂程度不会太高，在钢种的化学成分设计上，采用低合金成本设计，在保证产品较高强度和良好的成形性能的同时，使其强塑积不至于过剩；而且在工艺设计。

17、上，采用合适的轧制和热处理工艺，在提高其强塑积的同时使其兼具 TRIP 钢特性，并具备良好的表面质量；本发明钢冶炼采用洁净钢生产技术，在热轧前进行固溶处理，采用大压下量冷轧，并控制退火过程，使钢生成超细晶纳米级铁素体和奥氏体组织，从而在后续形变时产生相变而获得较高的强度和极高的塑性，最终保证了低成本和高而不过剩的强塑积效果，满足汽车安全件和结构件对钢材的性能要求。0026 其中，热轧前的固溶处理过程可以使钢内组织充分奥氏体化；而冷轧工艺中影响最终性能的是冷轧压下率；退火工艺对中锰 TRIP 钢的性能有重要影响，在退火过程中，中锰 TRIP 钢需要完成再结晶，并让奥氏体晶粒生长，为后续相变。

18、提供有利条件，从而退火过程的温度和保温时间也直接决定了钢最终的强度和延伸率。因此，本钢种通过优化设计钢种化学成分，并在生产过程中控制固溶处理温度为 1180 1220，保温时间为 0.8 1.2h，之后进行热轧，控制粗轧温度为 1050 1100，终轧温度为 850 890，轧制完成后在油介质中快速冷却，冷轧采用 60 80的大压下率，并控制退火温度为 630 670，保温时间为 1 2h。0027 与现有技术相比，本发明具有以下优点：0028 其一，本发明通过合理设计钢种成分，采用中锰体系，并优化生产工艺，冷轧采用大压下率，得到成品组织为超细晶纳米级铁素体和奥氏体的多相组织，从而制得强塑积。

19、介于传统 TRIP 钢和 TWIP 钢之间的新型 TRIP 钢，其不但具有传统 TRIP 钢的高塑性，高应变硬化性及高能量吸收能力，而且具有高强度和优良的表面质量；其强塑积为 30 41GPa，屈服强度可高达 950MPa，抗拉强度可高达 1200MPa，伸长率为 30左右。0029 其二，本发明控制合金元素的种类与添加量，大幅降低了生产成本；同时，本发明钢的强塑积既确保了其可用于生产形状复杂的汽车部件，又不至于高的过剩，从而利用较低的生产成本获得了满足现代汽车安全件和结构件的生产钢材，在轻量化车身设计中具有极好的应用前景。0030 其三，本发明钢因其高能量吸收能力，在碰撞过程中可以吸收大。

20、量碰撞能量，从而提升了汽车的安全性能。附图说明0031 图 1 为实施例 1 中钢板的金相组织结构图。具体实施方式0032 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，说明书CN 104498821 A4/5 页6但它们不对本发明构成限定。0033 实施例 10034 钢的化学成分及其重量百分数如下：C：0.167，Si：0.166，Mn：5.9，P：0.05，Nb ：0.035，Mo ：0.20，Al ：1.5，S ：0.006，N ：0.0017，其余为 Fe 及不可避免的杂质。0035 1) 冶炼：进行转炉冶炼，控制冶炼后出钢的化学成分；0036 2) 。

21、连铸：将出钢浇铸成铸坯；0037 3) 固溶处理：控制固溶处理温度为 1200，保温时间为 1h ；0038 4) 热轧：在固溶处理后进行热轧，控制开轧温度为 1100，终轧温度为 870，热轧完成后在油介质中快速冷却；0039 5) 冷轧：采用 75的压下率进行冷轧；0040 6) 退火：连续退火均热段温度为 650，保温时间为 1.5h。0041 制得的钢的金相组织见图 1，为超细晶纳米级铁素体和奥氏体的多相组织，晶粒细密均匀；钢板的性能参数见下表 1。0042 实施例 2 ：0043 钢的化学成分及其重量百分数如下：C：0.13，Si：0.25，Mn：6.49，P：0.。

22、08，Nb ：0.021，Mo ：0.16，Al ：1.21，S ：0.009，N ：0.0029，其余为 Fe 及不可避免的杂质。0044 1) 冶炼：进行转炉冶炼，控制冶炼后出钢的化学成分；0045 2) 连铸：将出钢浇铸成铸坯；0046 3) 固溶处理：控制固溶处理温度为 1220，保温时间为 1h ；0047 4) 热轧：在固溶处理后进行热轧，控制开轧温度为 1050，终轧温度为 850，热轧完成后在油介质中快速冷却；0048 5) 冷轧：采用 60的压下率进行冷轧；0049 6) 退火：连续退火均热段温度为 630，保温时间为 2h。0050 制得的钢钢板的性能参。

23、数见下表 1。0051 实施例 3 ：0052 钢的化学成分及其重量百分数如下：C：0.19，Si：0.151，Mn：5.5，P：0.04，Nb ：0.049，Mo ：0.25，Al ：1.79，S ：0.004，N ：0.0015，其余为 Fe 及不可避免的杂质。0053 1) 冶炼：进行转炉冶炼，控制冶炼后出钢的化学成分；0054 2) 连铸：将出钢浇铸成铸坯；0055 3) 固溶处理：控制固溶处理温度为 1180，保温时间为 1h ；0056 4) 热轧：在固溶处理后进行热轧，控制开轧温度为 1080，终轧温度为 890，热轧完成后在油介质中快速冷却；0057 5) 冷轧：采用 80的压下率进行冷轧；0058 6) 退火：连续退火均热段温度为 670，保温时间为 1h。0059 制得的钢钢板的性能参数见下表 1。0060 表1说明书CN 104498821 A5/5 页70061 说明书CN 104498821 A1/1 页8图1说明书附图CN 104498821 A。

摘要
申请专利号：	CN201410737988.X	申请日：	2014.12.05
公开号：	CN104498821A	公开日：	2015.04.08
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	专利权的转移IPC(主分类):C22C 38/12登记生效日:20170728变更事项:专利权人变更前权利人:武汉钢铁（集团）公司变更后权利人:武汉钢铁有限公司变更事项:地址变更前权利人:430080 湖北省武汉市武昌友谊大道999号A座15层（武钢科技创新部）变更后权利人:430083 湖北省武汉市青山区厂前2号门股份公司机关\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C22C 38/12申请日:20141205\|\|\|公开
IPC分类号：	C22C38/12; C21D8/00; C21D8/02	主分类号：	C22C38/12
申请人：	武汉钢铁（集团）公司
发明人：	潘利波; 林承江; 邓照军; 朱万军; 孙宜强; 张志建; 魏星
地址：	430080湖北省武汉市武昌友谊大道999号A座15层（武钢科技创新部）
优先权：
专利代理机构：	武汉开元知识产权代理有限公司42104	代理人：	胡镇西; 唐玲
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内容摘要

本发明公开了一种汽车用中锰高强钢及其生产方法，该钢的化学成分重量百分比为：C：0.13～0.19％，Si：0.15～0.25％，Mn：5.5～6.5％，P：0～0.09％，Nb：0.02～0.05％，Mo：0.16～0.25％，Al：1.2～1.8％，S：0～0.01％，N：0～0.003％，其余为Fe及不可避免杂质；方法包括冶炼、浇铸、固溶处理、热轧、冷轧及退火步骤，固溶处理的温度为1180～1220℃，保温时间为0.8～1.2h；热轧的开轧温度为1050～1100℃，终轧温度为850～890℃；冷轧压下率为率60～80％；退火温度为630～670℃，保温时间为1～2h。本发明钢具有高强度和优良的塑性，其强塑积既确保了其可用于生产形状复杂的汽车部件，又不至于高的过剩，利用较低的生产成本获得了汽车用钢材，在轻量化车身设计中具有极好的应用前景。

权利要求书

权利要求书
1.  一种汽车用中锰高强钢，其特征在于：该钢的化学成分重量百分比如下：C：0.13～0.19％，Si：0.15～0.25％，Mn：5.5～6.5％，P：0～0.09％，Nb：0.02～0.05％，Mo：0.16～0.25％，Al：1.2～1.8％，S：0～0.01％，N：0～0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.  根据权利要求1所述汽车用中锰高强钢，其特征在于：该钢的化学成分重量百分比如下：C：0.167～0.19％，Si：0.166～0.25％，Mn：5.5～5.9％，P：0.04～0.08％，Nb：0.021～0.035％，Mo：0.20～0.25％，Al：1.5～1.79％，S：0.004～0.009％，N：0.0015～0.0029％，其余为Fe及不可避免的杂质。

3.  一种权利要求1所述汽车用中锰高强钢的生产方法，包括冶炼、浇铸、固溶处理、热轧、冷轧及退火的步骤，其特征在于：所述固溶处理的温度为1180～1220℃，保温时间为0.8～1.2h；所述热轧，开轧温度为1050～1100℃，终轧温度为850～890℃；所述冷轧，压下率为率60～80％；所述退火，退火温度为630～670℃，保温时间为1～2h。

4.  根据权利要求3所述汽车用中锰高强钢的生产方法，其特征在于：所述固溶处理温度为1200～1220℃，保温时间为1～1.2h。

5.  根据权利要求3或4所述汽车用中锰高强钢的生产方法，其特征在于：所述热轧的开轧温度为1080～1100℃，终轧温度为870～890℃。

6.  根据权利要求3或4所述汽车用中锰高强钢的生产方法，其特征在于：所述冷轧，压下率为率75～80％。

7.  根据权利要求3或4所述汽车用中锰高强钢的生产方法，其特征在于：所述退火，退火温度为650～670℃，保温时间为1～1.5h。

说明书

说明书汽车用中锰高强钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及冶金技术，具体地指一种汽车用中锰高强钢及其生产方法。
背景技术
随着汽车工业发展，市场对小排量和低能耗汽车的需求日益提高。而汽车每减轻10％的重量，燃料消耗可降低3～7％。从成本，能源，安全及环境等方面来考虑，汽车轻量化是现代汽车产业发展的必然趋势。钢铁材料在整车总重中占到了55～70％，因此，对钢铁材料进行性能优化和升级是推动汽车轻量化进程的重要手段。TRIP钢(相变诱导塑性钢)和TWIP钢作为高强度汽车用钢应运而生，现已广泛应用在汽车上。
传统TRIP钢是第一代先进高强度用钢中的一种，因其形变过程中能产生奥氏体向马氏体的转变，其具有高塑性，高应变硬化性及高能量吸收能力，但其强塑积一般在15～25GPa％，不适合用于生产形状较复杂的零部件，而且传统TRIP钢还因合金元素添加过多，存在成本高及生产工艺控制难等问题。TWIP钢属于第二代先进高强钢，通过产生孪晶而得到高的塑性和强度，但其同样存在因合金元素添加过多而导致成本较高的问题，而且TWIP钢的强塑积高达40GPa％以上，这对于汽车安全件或结构件用钢来说，该强塑积是过剩的，不利于节约生产成本。
其中，CN201310560593.2中公开了一种高强度高塑性中锰冷轧钢板及其制备方法，该高强度高塑性中锰冷轧钢板主要成分质量百分含量为：C：0.15～0.25％，Mn：7～8％，Si：1.2～1.8％，Al：≤0.05％，按照成分进行冶炼，并铸造成坯，铸坯经多道次热轧得到热轧板，对热轧板进行两次中间热处理和两个阶段的冷轧，中间热处理温度为Ar1以上80～120℃，保温时间8h及以上，两阶段冷轧，其变形量均为30～50％，冷轧钢板的最终热处理为Ar1+70℃及以上退火10min～2h；CN201310681656.X公开了一种抗拉强度1000MPa以上，总延伸率60％以上，强塑积约60GPa％以上的冷轧中锰TRIP钢及其制备方法，该冷轧中锰TRIP钢的化学成分重量百分比分别为含C0.15～0.20％，Mn8.0～11.0％，A13.0～4.0％，Nb0～0.040％，余量为Fe及杂质，该冷轧TRIP钢的制备方法包括冶炼、锻造、热轧、轧后热处理、酸洗、冷轧及轧后热处理。上述两篇文献中的钢种，加入的合金元素含量较高，生产综合成本高，未能在汽车生产领域广泛应用。
另外，CN201110343384.3公开了一种750MPa～880MPa级车辆用高强钢及其生产方法，其化学成分重量百分比为：C：0.07～0.09％，Si：0.15～0.25％，Mn：1.4～1.9％，Nb：0.04～0.06％，Mo：0～0.15％，V：0～0.04％，Ti：0.07～0.14％，Al：0.01～0.06％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，N：≤0.008％，其余为Fe及不可避免杂质；生产方法为：冶炼、铸造成铸坯，加热至1180～1250℃，终轧温度为820～850℃，终冷温度为560～600℃，钢卷下线后进行缓冷处理，材料强度可达750MPa～880MPa，同时具有良好的低温冲击韧性和冷成型性能。该钢种强度级别较高，但塑性不能保证，强塑积级别不能满足汽车部件生产要求。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种汽车用中锰高强钢及其生产方法，该钢具有高强度和优良塑性，在满足汽车用钢需求的同时大幅降低了生产成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车用中锰高强钢，该钢的化学成分重量百分比如下：C：0.13～0.19％，Si：0.15～0.25％，Mn：5.5～6.5％，P：0～0.09％，Nb：0.02～0.05％，Mo：0.16～0.25％，Al：1.2～1.8％，S：0～0.01％，N：0～0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步地，该钢的化学成分重量百分比如下：C：0.167～0.19％，Si：0.166～0.25％，Mn：5.5～5.9％，P：0.04～0.08％，Nb：0.021～0.035％，Mo：0.20～0.25％，Al：1.5～1.79％，S：0.004～0.009％，N：0.0015～0.0029％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种上述汽车用中锰高强钢的生产方法，包括冶炼、浇铸、固溶处理、热轧、冷轧及退火的步骤，所述固溶处理的温度为1180～1220℃，保温时间为0.8～1.2h；所述热轧，开轧温度为1050～1100℃，终轧温度为850～890℃；所述冷轧，压下率为率60～80％；所述退火，退火温度为630～670℃，保温时间为1～2h。
进一步地，所述固溶处理温度为1200～1220℃，保温时间为1～1.2h。
进一步地，所述热轧的开轧温度为1080～1100℃，终轧温度为870～890℃。
进一步地，所述冷轧，压下率为率75～80％。
更进一步地，所述退火，退火温度为650～670℃，保温时间为1～1.5h。
以下就本发明的化学成分及生产方法进行分析说明：
(1)化学成分
C：碳元素通过固溶强化可以提高TRIP钢的强度和硬度，但其过高会阻碍形变过程中马氏体的相变，因此，本发明将碳的含量控制在0.13～0.19％。
Mn：TRIP钢主要是通过相变来得到高强度和高塑性，而TWIP钢通过孪晶的产生来得到高塑性，高含量的锰会使钢出现TWIP效应，合适的锰含量才能得到TRIP效应，同时，Mn元素的添加可以提高残余奥氏体的稳定性，因此，Mn含量的设计比较关键，本发明采用中锰体系，将Mn的含量控制在5.5～6.5％。
Si：Si是常用的脱氧剂，有固熔强化作用，能提高淬透性和抗回火性，有利于提高钢的弹性极限和改善其综合性能，增加钢在自然条件下的耐蚀性，但Si含量较高时，降低了钢的韧性、塑性及延展性，易导致冷脆不利于焊接。因此，本发明将Si的含量控制在0.15～0.25％。
Nb：Nb可以显著提高钢的奥氏体再结晶温度，扩大未再结晶区范围，实现严格的未再结晶区轧制，促进铁素体晶粒的细化，以起到改善强度和韧性的作用，Nb与C结合生成的碳化物会在轧制过程中阻碍奥氏体晶粒的长大，具有显著的细晶强化和析出强化作用，但是铌铁属于贵重合金，含量增高时将增加钢材成本。因此，本发明将Nb的含量目标值控制在0.02～0.05％。
Mo：Mo元素能使钢的晶粒细化，提高钢的淬透性，当Mo含量超过0.25％时，钢的脆性大幅增加，导致折弯开裂几率的大大增加，结合成型要求，本发明将Mo含量控制在0.16～0.25％。
Al：铝元素是铁素体形成元素，它的添加改变铁碳平衡相图的平衡特征，使铁素体向奥氏体转变的温度提高，单向奥氏体区缩小，扩大两相区，加强奥氏体的稳定作用，但铝元素含量过高，成本也随之增加，因此，本发明控制Al含量为1.2～1.8％。
P：P对钢的韧性及塑性不利，因此，本发明控制P含量≤0.09％。
S：钢中S含量过高产生的MnS夹杂会使钢的纵横向性能产生明显差异，恶化低温韧性，且会明显降低钢的耐候性能，因此，本发明控制S含量≤0.01％。
(1)生产方法
由于汽车用先进高强钢主要用于安全件或结构件，其复杂程度不会太高，在钢种的化学成分设计上，采用低合金成本设计，在保证产品较高强度和良好的成形性能的同时，使其强塑积不至于过剩；而且在工艺设计上，采用合适的轧制和热处理工艺，在提高其强塑积的同时使其兼具TRIP钢特性，并具备良好的表面质量；本发明钢冶炼采用洁净钢生产技术，在热轧前进行固溶处理，采用大压下量冷轧，并控制退火过程，使钢生成超细晶纳米级铁素体和奥氏体组织，从而在后续形变时产生相变而获得较高的强度和极高的塑性，最终保证了低成本和高而不过剩的强塑积效果，满足汽车安全件和结构件对钢材的性能要求。
其中，热轧前的固溶处理过程可以使钢内组织充分奥氏体化；而冷轧工艺中影响最终性能的是冷轧压下率；退火工艺对中锰TRIP钢的性能有重要影响，在退火过程中，中锰TRIP钢需要完成再结晶，并让奥氏体晶粒生长，为后续相变提供有利条件，从而退火过程的温度和保温时间也直接决定了钢最终的强度和延伸率。因此，本钢种通过优化设计钢种化学成分，并在生产过程中控制固溶处理温度为1180～1220℃，保温时间为0.8～1.2h，之后进行热轧，控制粗轧温度为1050～1100℃，终轧温度为850～890℃，轧制完成后在油介质中快速冷却，冷轧采用60～80％的大压下率，并控制退火温度为630～670℃，保温时间为1～2h。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
其一，本发明通过合理设计钢种成分，采用中锰体系，并优化生产工艺，冷轧采用大压下率，得到成品组织为超细晶纳米级铁素体和奥氏体的多相组织，从而制得强塑积介于传统TRIP钢和TWIP钢之间的新型TRIP钢，其不但具有传统TRIP钢的高塑性，高应变硬化性及高能量吸收能力，而且具有高强度和优良的表面质量；其强塑积为30～41GPa％，屈服强度可高达950MPa，抗拉强度可高达1200MPa，伸长率为30％左右。
其二，本发明控制合金元素的种类与添加量，大幅降低了生产成本；同时，本发明钢的强塑积既确保了其可用于生产形状复杂的汽车部件，又不至于高的过剩，从而利用较低的生产成本获得了满足现代汽车安全件和结构件的生产钢材，在轻量化车身设计中具有极好的应用前景。
其三，本发明钢因其高能量吸收能力，在碰撞过程中可以吸收大量碰撞能量，从而提升了汽车的安全性能。
附图说明
图1为实施例1中钢板的金相组织结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
实施例1
钢的化学成分及其重量百分数如下：C：0.167％，Si：0.166％，Mn：5.9％，P：0.05％，Nb：0.035％，Mo：0.20％，Al：1.5％，S：0.006％，N：0.0017％，其余为Fe及不可避免的杂质。
1)冶炼：进行转炉冶炼，控制冶炼后出钢的化学成分；
2)连铸：将出钢浇铸成铸坯；
3)固溶处理：控制固溶处理温度为1200℃，保温时间为1h；
4)热轧：在固溶处理后进行热轧，控制开轧温度为1100℃，终轧温度为870℃，热轧完成后在油介质中快速冷却；
5)冷轧：采用75％的压下率进行冷轧；
6)退火：连续退火均热段温度为650℃，保温时间为1.5h。
制得的钢的金相组织见图1，为超细晶纳米级铁素体和奥氏体的多相组织，晶粒细密均匀；钢板的性能参数见下表1。
实施例2：
钢的化学成分及其重量百分数如下：C：0.13％，Si：0.25％，Mn：6.49％，P：0.08％，Nb：0.021％，Mo：0.16％，Al：1.21％，S：0.009％，N：0.0029％，其余为Fe及不可避免的杂质。
1)冶炼：进行转炉冶炼，控制冶炼后出钢的化学成分；
2)连铸：将出钢浇铸成铸坯；
3)固溶处理：控制固溶处理温度为1220℃，保温时间为1h；
4)热轧：在固溶处理后进行热轧，控制开轧温度为1050℃，终轧温度为850℃，热轧完成后在油介质中快速冷却；
5)冷轧：采用60％的压下率进行冷轧；
6)退火：连续退火均热段温度为630℃，保温时间为2h。
制得的钢钢板的性能参数见下表1。
实施例3：
钢的化学成分及其重量百分数如下：C：0.19％，Si：0.151％，Mn：5.5％，P：0.04％，Nb：0.049％，Mo：0.25％，Al：1.79％，S：0.004％，N：0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质。
1)冶炼：进行转炉冶炼，控制冶炼后出钢的化学成分；
2)连铸：将出钢浇铸成铸坯；
3)固溶处理：控制固溶处理温度为1180℃，保温时间为1h；
4)热轧：在固溶处理后进行热轧，控制开轧温度为1080℃，终轧温度为890℃，热轧完成后在油介质中快速冷却；
5)冷轧：采用80％的压下率进行冷轧；
6)退火：连续退火均热段温度为670℃，保温时间为1h。
制得的钢钢板的性能参数见下表1。
表1