[0001] 本发明属于高抗氧化高耐蚀汽车用超高强度钢技术领域，具体涉及一种2000MPa极薄氧化层高耐蚀热成形钢及其生产方法。

[0002] 高强钢的腐蚀与防护极大影响着钢铁材料的成形和服役，控制氧化铁皮厚度等方式来提升产品的表面质量已成为各大钢铁企业和学者研究的热点。传统商业化热成形22MnB5钢板需要保护性的Al‑Si镀层或Zn基镀层以防止在高达900℃‑950℃的热成形加热保温过程中严重氧化，会导致钢板成本显著提高，且不利于钢铁材料回收及再利用。

[0003] 2023年12月22日公开的公开号为CN 117265225 A的专利，公开了一种具有超强抗氧化的热成形钢及其制备方法，热成形钢由内到外依次包括基体，致密、低孔隙率的Fe2(Si/Cr/RE)O4层，富Si、Fe氧化层和富Cr、Fe氧化层，整个氧化层厚度小于0.2‑2.0μm；且所述热成形钢的氧化层中的Si、Cr和RE的配比分布为：(Cr)L1/(Cr)L2≥1.58；(Si)L1/(Si)L2≤2.58；(Si+Cr)L/(Si+Cr)B≥1.95；1.25≤REL/REB≤2.5，还公开了其制备方法。但是，其产品屈服强度1070MPa、抗拉强度1650MPa，强度性能较低。

[0004] 2021年7月13日公开的公开号CN113106339A的专利公开了一种超高强高塑性抗高温氧化热冲压成形钢的制备方法，成分包括C0.25～0.45，Si1.0～3.0，Mn3.0～5.5，Ni≤2.5，Al0.8～2.0，Nb0.04～0.10，Mo≤0.5，B≤0.005，Ti≤0.04，RE≤0.1，P≤0.015，S≤
0.015，Cu≤1.5或V≤0.08或W≤0.5，或其中多种复合，其余为Fe，其中Si/Al满足1.2～2.2，且Si+Al＞2.5，同时Mn＞Al+Si。通过冶炼、浇注、锻造、热轧、空冷或模拟卷曲、酸洗、冷轧、退火和热成形得到热成形钢。但是，其氧化层厚度较高，达到4.2μm。

[0031] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 实施例1

[0033] 一种2000MPa极薄氧化层高耐蚀热成形钢，包括以下质量百分比成分：

[0034] C：0.39wt％，Mn：1.46wt％，Cr：3.25wt％，Si:1.70wt％，Al：0.05wt％，Si+Al：1.75wt％，P：0.07wt％，S：0.0006wt％，Nb：0.050wt％，V：0.22wt％，Mo:0.25wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0035] 实施例1所述2000MPa极薄氧化层高耐蚀热成形钢的生产方法，包括以下工艺：

[0036] 冶炼上述成分要求的铸坯加热至1210℃，保温1.5h，然后进行锻造，开锻温度≥1150℃，终锻温度≥900℃，得到锻坯；将锻坯送至马弗炉中加热，炉内气氛为弱氧化气氛，残氧小于2％，锻坯出加热炉温度为1210℃，在炉内到温后的保温时间为1.5h；出炉后，锻坯进行多道次热轧，终轧温度870℃，末道次采用大压下率轧制，压下率为30％，终轧后利用层流冷却水冷却至680℃，并在此温度放入马弗炉中进行保温，保温1h后随炉冷却至室温，热轧总压下率为86.6％，得到4mm厚的热轧钢板；将热轧试验钢进行罩式退火处理，退火温度为700℃并保温4h。热轧罩式退火板经过磨削处理去除氧化铁皮后运入通入氩气的气氛炉子中，保温温度为940℃，保温时间为15min，氩气的保护起到关键性作用，使得热轧热成形钢出现极薄氧化层，采用空冷的冷却方式冷却至室温，空冷后钢板的力学性能如表1所示，显微组织的EBSD图像如图1和图2所示。

[0037] 实施例1产品的性能如表1所示，检测标准GB/T228.1‑2010。

[0038] 表1实施例1的力学性能

[0039]

[0040]

[0041] 从表1实施例的力学性能和图2可以明显看出，退火态热轧热成形钢经过奥氏体化处理空冷到室温，获得的显微组织马氏体且∑3晶界的比例为26％，其奥氏体化(热成形后)空冷后表面氧化铁皮厚度为465nm，抗拉强度≥2000MPa，总伸长率≥8.0％，可满足汽车钢超高强度轻量化要求。

[0042] 实施例2

[0043] 一种2000MPa极薄氧化层高耐蚀热成形钢，包括以下质量百分比成分：

[0044] C：0.38wt％，Mn：1.40wt％，Cr：3.01wt％，Si：1.35wt％，Al：0.10wt％，Si+Al：1.45wt％；P：0.04wt％，S：0.002wt％，Nb：0.045wt％，V：0.15wt％，Mo:0.21wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0045] 实施例2所述2000MPa极薄氧化层高耐蚀热成形钢的生产方法，具体如下：

[0046] 冶炼上述成分要求的铸坯加热至1200℃，保温1h，然后进行锻造，开锻温度≥1150℃，终锻温度≥900℃，得到锻坯；将锻坯送至马弗炉中加热，炉内气氛为弱氧化气氛，残氧小于2％，锻坯出加热炉温度为1200℃，在炉内到温后的保温时间为1h；出炉后，锻坯进行多道次热轧，终轧温度850℃，末道次采用大压下率轧制，压下率为28％，终轧后利用层流冷却水冷却至650℃，并在此温度放入马弗炉中进行保温，保温1h后随炉冷却至室温，热轧总压下率为88.6％，得到3mm厚的热轧钢板；将热轧试验钢进行罩式退火处理，退火温度为680℃并保温4h。热轧罩式退火板经过磨削处理去除氧化铁皮后运入通入氩气的气氛炉子中，保温温度为900℃，保温时间为5min，氩气的保护起到关键性作用，使得热轧热成形钢出现极薄氧化层，采用空冷的冷却方式冷却至室温，空冷后钢板的力学性能如表2所示。

[0047] 表2实施例2的力学性能

[0048]

[0049] 实施例2生产的钢经过奥氏体化处理空冷到室温，获得的显微组织马氏体且∑3晶界的比例为27.6％，其奥氏体化(热成形后)空冷后表面氧化铁皮厚度为472nm，抗拉强度≥2000MPa，总伸长率≥8.0％，可满足汽车钢超高强度轻量化要求。

[0050] 实施例3

[0051] 一种2000MPa极薄氧化层高耐蚀热成形钢，包括以下质量百分比成分：

[0052] C：0.40wt％，Mn：1.50wt％，Cr：3.48wt％，Si：2.40wt％，Al：0.05wt％，Si+Al：2.45wt％；P：0.08wt％，S：0.002wt％，Nb：0.055wt％，V：0.25wt％，Mo:0.35wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0053] 实施例3所述2000MPa极薄氧化层高耐蚀热成形钢的生产方法，具体如下：

[0054] 冶炼上述成分要求的铸坯加热至1220℃，保温2h，然后进行锻造，开锻温度≥1150℃，终锻温度≥900℃，得到锻坯；将锻坯送至马弗炉中加热，炉内气氛为弱氧化气氛，锻坯出加热炉温度为1220℃，在炉内到温后的保温时间为2h；出炉后，锻坯进行多道次热轧，终轧温度890℃，末道次采用大压下率轧制，压下率为32％，终轧后利用层流冷却水冷却至700℃，并在此温度放入马弗炉中进行保温，保温1h后随炉冷却至室温，热轧总压下率为87.65％，得到5mm厚的热轧钢板；将热轧试验钢进行罩式退火处理，退火温度为740℃并保温6h。热轧罩式退火板经过磨削处理去除氧化铁皮后运入通入氩气的气氛炉子中，保温温度为980℃，保温时间为40min，氩气的保护起到关键性作用，使得热轧热成形钢出现极薄氧化层，采用空冷的冷却方式冷却至室温，空冷后钢板的力学性能如表3所示。

[0055] 表3实施例3的力学性能

[0056]

[0057] 实施例3生产的钢经过奥氏体化处理空冷到室温，获得的显微组织马氏体且∑3晶界的比例为28.9％，其奥氏体化(热成形后)空冷后表面氧化铁皮厚度为482nm，抗拉强度≥2000MPa，总伸长率≥8.0％，可满足汽车钢超高强度轻量化要求。

[0058] 对比例1

[0059] 选取文献为《超高强钢22MnB5海水腐蚀性能研究》，其来自与《中国水运》期刊，发表于2015年8月，该试验材料为22MnB5钢，其化学成分(质量分数wt％)为C：0.22wt％‑0.25wt％，Mn：1.2wt％‑1.4wt％，Cr：0.11wt％‑0.2wt％，Si：0.2wt％‑0.3wt％，B：
0.002wt％‑0.005wt％，S：0‑0.005wt％，A1：0.02wt％‑0.05wt％，Fe余量。具体的，对比例1化学成分(质量分数wt％)为C：0.23wt％，Mn：1.25wt％，Cr：0.15wt％，Si：0.25wt％，B：
0.003wt％，S：0.003wt％，A1：0.025wt％，Fe余量和不可避免的杂质。生产方法具体为：冶炼上述成分要求的铸坯加热至1220℃，保温2h，然后进行锻造，开锻温度≥1150℃，终锻温度≥900℃，得到锻坯；将锻坯送至马弗炉中加热，炉内气氛为弱氧化气氛，锻坯出加热炉温度为1220℃，在炉内到温后的保温时间为2h；出炉后，锻坯进行多道次热轧，终轧温度890℃，末道次采用大压下率轧制，压下率为32％，终轧后利用层流冷却水冷却至700℃，并在此温度放入马弗炉中进行保温，保温1h后随炉冷却至室温，热轧总压下率为87.65％，得到5mm厚的热轧钢板；将热轧试验钢进行罩式退火处理，退火温度为740℃并保温6h。热轧罩式退火板经过磨削处理去除氧化铁皮后运入通入氩气的气氛炉子中，保温温度为980℃，保温时间为40min，热成形后采用空冷的冷却方式冷却至室温。22MnB5钢在3.5wt％NaCl中进行极化测试，按照GB/T 31935‑2015进行测试，实施例1中的薄氧化层试验钢的自腐蚀电流密度和对比例1的自腐蚀电流密度如表2所示，22MnB5钢淬火试验钢的自腐蚀电流密度为36.6μA·‑2
cm 。

[0060] 表4实施例和对比例的自腐蚀电流密度

[0061]

[0062]

[0063] 对比例1氧化层厚度为655nm，显微组织马氏体且∑3晶界的比例为10.5％。

[0064] 从表4实施例和对比例1的自腐蚀电流密度可以明显看出，实施例的耐蚀性能显著高于对比例1。采用本发明的化学成分和奥氏体化工艺获得的极薄氧化层热成形钢，其自腐蚀电流密度远低于传统22MnB5热成形钢，说明其耐蚀性能更佳。

[0065] 对比例2

[0066] 一种热成形钢，包括以下质量百分比成分：

[0067] C：0.39wt％，Mn：1.45wt％，Cr：1.05wt％，Si：0.75wt％，Al：0.10wt％，Si+Al：0.85wt％，P：0.02wt％，S：0.002wt％，Nb：0.055wt％，V：0.25wt％，Mo:0.35wt％，其余为Fe和不可避免的杂质。

[0068] 对比例2的生产方法具体为：冶炼上述成分要求的铸坯加热至1220℃，保温2h，然后进行锻造，开锻温度≥1150℃，终锻温度≥900℃，得到锻坯；将锻坯送至马弗炉中加热，炉内气氛为弱氧化气氛，锻坯出加热炉温度为1220℃，在炉内到温后的保温时间为2h；出炉后，锻坯进行多道次热轧，终轧温度890℃，末道次采用大压下率轧制，压下率为30％，终轧后利用层流冷却水冷却至700℃，并在此温度放入马弗炉中进行保温，保温1h后随炉冷却至室温，热轧总压下率为87.65％，得到5mm厚的热轧钢板；将热轧试验钢进行罩式退火处理，退火温度为740℃并保温6h。热轧罩式退火板经过磨削处理去除氧化铁皮后运入通入氩气的气氛炉子中，保温温度为980℃，保温时间为40min，采用空冷的冷却方式冷却至室温，空冷后钢板的力学性能如表5所示。退火态热轧热成形钢经过奥氏体化处理空冷到室温，获得的显微组织马氏体且∑3晶界的比例12.5％，抗拉强度＜1000MPa，总伸长率≥10.0％，不满足汽车钢超高强度轻量化要求。热轧热成形钢在氩气条件下经过奥氏体化空冷后得到试验钢表面氧化层厚度达到644nm。这是由于钢中Cr、Si、P、Al等防氧化元素含量减少，材料的抗氧化能力变弱，在加热过程中易形成氧化层，耐腐蚀性能降低。

[0069] 表5对比例2的力学性能

[0070]

[0071] 最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

[0072] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

[0073] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。