相变诱导塑性钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种相变诱导塑性钢，所述相变诱导塑性钢包括质量百分比含量为8～12％的Mn，质量百分比含量为0.4～0.6％的C，质量百分比含量为1～3％的Al，质量百分比含量为0.5～1％的V，余量为Fe。所述相变诱导塑性钢中形成的相变诱导塑性效应可显著提高所述相变诱导塑性钢的强度。进一步地，所述相变诱导塑性钢中的钒元素与碳元素可发生反应从而生成碳化钒析出物，所述碳化钒析出物亦可显著提高所述相变诱导塑性钢的强度。本发明专利技术还提供一种所述相变诱导塑性钢的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种相变诱导塑性钢，尤其涉及一种高强度的，双相的相变诱导塑性钢及所述相变诱导塑性钢的制造方法。
技术介绍
汽车制造业是全球温室气体排放量较大的领域之一。其中一个可减小汽车制造业排放温室气体量的有效方法为车身减重，进一步地，可通过采用轻质的材料来达到车身减重的目的。汽车制造业中最常见的，且目前正在使用的轻质材料是先进高强度钢(Advanced High Strength Steels，AHSS)。先进高强度钢具有高强度，使得由先进高强度钢制成的汽车较轻，由所述先进高强度钢制成的组件也较薄。然而，先进高强度钢也需要具有一定的延展性，以使复杂的汽车组件在室温下即可通过冲压工艺成型。因此，目前汽车制造业和钢铁业都在寻求一种同时具有高强度和高延展性的新的先进高强度钢。请参阅图1，第一代的先进高强度钢包括双相钢(Dual Phase,DP)、相变诱发塑性钢(Transformation Induced Plasticity,TRIP)、复合相钢(Complex Phase,CP)和马氏体钢(Martensitic,MART)。第二代的先进高强度钢主要包括孪生诱发塑性钢(Twinning Induced Plasticity,TWIP)，所述孪生诱发塑性钢中含有较高含量的锰元素。目前，全球的研究兴趣为制备第三代先进高强度钢，比如：如图1所示的强度和延展性均位于第一代先进高强度钢与第二代先进高强度钢之间的钢。中锰钢包括质量百分比含量为5～12％的Mn，且中锰钢被认为是潜在的可以达到第三代先进高强度钢的设定的各项机械性能的钢。Shi et al.公开了一种5Mn钢(5Mn steel)，其包括质量百分比含量为0.2％的C及质量百分比含量为5％的Mn，所述5Mn钢的抗拉强度为1420MPa，总延伸量为31％。研究显示残留奥氏体晶粒的含量与稳定性对加工硬化起着至关重要的作用，从而影响了其机械性能。所述奥氏体晶粒的稳定性由其化学成分、晶粒大小、基体强度、形貌和自由面所决定。Lee et al.公开了一种10Mn钢(10Mn steel)，其包括质量百分比含量为10％的Mn、质量百分比含量为0.3％的C、质量百分比含量为3％的Al、质量百分比含量为2％的Si，其经过临界区退火处理后伸长
率达到了65％。他们也公开了10Mn钢和5Mn钢由于孪生诱发塑性效应和相变诱导塑性效应而具有优异的延伸率。但是，5Mn钢和10Mn钢的抗屈强度很低，分别为600MPa和800MPa。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种相变诱导塑性钢，尤其涉及一种高强度的，双相的相变诱导塑性钢及其所述相变诱导塑性钢的制造方法。为实现上述目的，所述相变诱导塑性钢包括质量百分比含量为8～12％的Mn，质量百分比含量为0.4～0.6％的C，质量百分比含量为1～3％的Al，质量百分比含量为0.5～1％的V，余量为Fe。进一步地，所述相变诱导塑性钢包括质量百分比含量为10％的Mn，质量百分比含量为0.47％的C，质量百分比含量为2％的Al，质量百分比含量为0.7％的V，余量为Fe。进一步地，所述相变诱导塑性钢由铁素体相和残余奥氏体相组成，所述相变诱导塑性钢中，所述奥氏体的体积分数是70～90％，所述铁素体的体积分数是10～30％。进一步地，所述相变诱导塑性钢中，所述奥氏体的体积分数是80.8％，所述铁素体的体积分数是19.2％。进一步地，所述相变诱导塑性钢由两种残余奥氏体和细晶铁素体组成。进一步地，其中一种残余奥氏体是细晶奥氏体，其晶粒尺寸小于1μm，另一种残余奥氏体是粗晶奥氏体，其晶粒尺寸大于10μm。进一步地，在所述残余奥氏体中，所述细晶奥氏体的体积分数是60～80％，所述粗晶奥氏体的体积分数是20～40％。进一步地，在所述残余奥氏体中，所述细晶奥氏体的体积分数是67％，所述粗晶奥氏体的体积分数是33％。进一步地，所述相变诱导塑性钢变形后，所述相变诱导塑性钢中形成马氏体，所述变形后的相变诱导塑性钢中的奥氏体的体积分数下降至30～60％，所述变形后的相变诱导塑性钢中马氏体的体积分数上升至30～60％，所述变形后的相变诱导塑性钢中铁素体的体积分数为10～30％。进一步地，所述变形后的相变诱导塑性钢中，所述奥氏体的体积分数下降
至52.7％，所述马氏体的体积分数上升至28.1％，所述铁素体的体积分数为19.8％。进一步地，所述相变诱导塑性钢中含有碳化钒析出物，所述碳化钒析出物的直径为20～30nm。一种制造所述相变诱导塑性钢的方法，包括以下步骤：提供若干钢锭，所述钢锭包括质量百分比含量为8～12％的Mn、质量百分比含量为0.4～0.6％的C、质量百分比含量为1～3％的Al、质量百分比含量为0.5～1％的V，余量为Fe；对所述钢锭进行热轧处理，从而形成若干厚度为3～6mm的钢板，再对所述钢板进行冷却处理；对所述钢板进行温轧处理，使得所述钢板的厚度下降15～44％；于室温下对所述钢板进行冷轧处理，使得所述钢板的厚度下降7％；对所述钢板进行退火处理。进一步地，所述热轧处理的初始温度为1100～1300℃，所述热轧处理的最终温度为800～1000℃。进一步地，所述钢板于625～660℃的温度下进行退火处理10～300min，在所述退火处理过程中，所述钢板中生成碳化钒析出物，所述碳化钒析出物的直径为20～30nm。同第一代先进高强度钢与第二代先进高强度钢相比，本专利技术的相变诱导塑性钢具有以下优点：所述相变诱导塑性钢中形成的相变诱导塑性效应可显著提高所述相变诱导塑性钢的强度。进一步地，所述相变诱导塑性钢中的钒元素与碳元素可发生反应从而生成纳米级的碳化钒析出物，所述碳化钒析出物亦可显著提高所述相变诱导塑性钢的强度。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其它有益效果显而易见。附图中，图1为不同代的汽车用钢的示意图。图2为本专利技术较佳实施例的相变诱导塑性钢的制造方法的流程图。图3为本专利技术的所述相变诱导塑性钢的不同热机械加工处理条件的示意图。图4a为本专利技术第一较佳实施例的所述相变诱导塑性钢的应力-应变曲线。图4b为本专利技术第二较佳实施例的所述相变诱导塑性钢的应力-应变曲线。图4c为本专利技术第三较佳实施例的所述相变诱导塑性钢的应力-应变曲线。图4d为本专利技术第四较佳实施例的所述相变诱导塑性钢的应力-应变曲线。图5为所述相变诱导塑性钢在零应变、7％应变、及断裂状态的X射线衍射图。图6为所述相变诱导塑性钢中的残余奥氏体的体积分数在拉伸测试过程中的变化曲线图。图7a为所述相变诱导塑性钢的初始结构的电子背散射衍射相对比图。图7b为所述相变诱导塑性钢的初始结构的电子背散射衍射相图。图8为所述相变诱导塑性钢拉断后的微观结构。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术所采取的技术手段及其效果，以下结合本专利技术的优选实施例及其附图进行详细描述。本专利技术具体实施方式提供一种应用于汽车制造业的相变诱导塑性钢(Transformation Induced Plasticity，TRIP)，其包括质量百分比含量为8～12％的Mn、质量百分比含量为0.4～0.6％的C、质量百分比含量为1～3％的Al、质量百分比含量为0.5～1％的V、余量为Fe。本实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变诱导塑性钢，其特征在于，所述相变诱导塑性钢包括质量百分比含量为8～12％的Mn，质量百分比含量为0.4～0.6％的C，质量百分比含量为1～3％的Al，质量百分比含量为0.5～1％的V，余量为Fe。

【技术特征摘要】
2015.03.25 US 62/177,821;2016.03.23 US 15/077,9051.一种相变诱导塑性钢，其特征在于，所述相变诱导塑性钢包括质量百分比含量为8～12％的Mn，质量百分比含量为0.4～0.6％的C，质量百分比含量为1～3％的Al，质量百分比含量为0.5～1％的V，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的相变诱导塑性钢，其特征在于：所述相变诱导塑性钢包括质量百分比含量为10％的Mn，质量百分比含量为0.47％的C，质量百分比含量为2％的Al，质量百分比含量为0.7％的V，余量为Fe。3.根据权利要求1所述的相变诱导塑性钢，其特征在于：所述相变诱导塑性钢由铁素体相和残余奥氏体相组成，所述相变诱导塑性钢中，所述奥氏体的体积分数是70～90％，所述铁素体的体积分数是10～30％。4.根据权利要求3所述的相变诱导塑性钢，其特征在于：所述相变诱导塑性钢中，所述奥氏体的体积分数是80.8％，所述铁素体的体积分数是19.2％。5.根据权利要求3所述的相变诱导塑性钢，其特征在于：所述相变诱导塑性钢由两种残余奥氏体和细晶铁素体组成。6.根据权利要求5所述的相变诱导塑性钢，其特征在于：其中一种残余奥氏体是细晶奥氏体，其晶粒尺寸小于1μm，另一种残余奥氏体是粗晶奥氏体，其晶粒尺寸大于10μm。7.根据权利要求6所述的相变诱导塑性钢，其特征在于：在所述残余奥氏体中，所述细晶奥氏体的体积分数是60～80％，所述粗晶奥氏体的体积分数是20～40％。8.根据权利要求7所述的相变诱导塑性钢，其特征在于：在所述残余奥氏体中，所述细晶奥氏体的体积分数是67％，所述粗晶奥氏体的体积分数是33％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明欣，齐洋，何斌斌，
申请(专利权)人：纳米及先进材料研发院有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81