一种具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法及其金属板技术

本发明专利技术提供一种具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法及其金属板。该方法涉及金属板表面纳米化处理和金属板轧制处理，金属板进行双面表面纳米化处理，轧制工艺参数为：轧制温度为１００℃～０．８Ｔｍ，轧制压下量为２０％～６０％；本发明专利技术方法制备的金属板双表面均为超细晶层，每面超细晶层厚度为２０～２００μｍ。本发明专利技术方法结合表面纳米化技术和轧制技术，可同时满足材料高强度、高塑性和高韧性的要求，制备的金属板具有优良的综合力学性能，金属板强度比基体提高１倍以上，断裂延伸率保持在２０％以上。本发明专利技术方法具有成本低、工艺简易、设备简单的特点，是一种环境友好的可持续发展方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属板审隨方法及由该方法审隨的金属板，更具体地说，本专利技术涉及一种具 有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法及由该方法制造的金属板。
技术介绍
iSA21世纪以来，高层建筑、大跨度重载桥梁、轻量节能汽车和大型工程机械等行，寸 钢铁材料的强度和使用寿命提出了更高的要求。为了满足节能、绿色环保、轻量化和安全等 方面的需求，钢铁结构材料正在发展"新一代钢铁材料"，它的特征是超细晶、高洁净、高 均匀，其核心技术是超细晶。细晶强化技术因其在材料中不需添加合金元素、材料高洁净、 回收再禾佣简单而受到广泛的关注。不仅如此，人们对超细组织瞎有独钟的另一个原因在于， 晶粒细化是为数不多的可以在提高强度的同时改善韧性的强化方法之一。冃前，制备致密、无污染体纳米及亚微米材料的主要方法有强烈塑性变形加丁技术和新 型控轧控冷技术。专利JP2000073152采用"累积叠轧焊"方法制备超细晶材料，如低碳钢 经过5次循环后，晶粒尺寸减小到500咖以下，抗拉强度达到751 MPa，是母材(280 MPa) 的2.7倍。专利US4466842、 DE3312257和FR2524493介绍了采用实验轧机轧制低碳钢，获得 了小于3pm的铁素体晶粒。新日铁向市场投放了具有优异抗裂性能、表面层超细铁素体晶粒 钢板，即所谓的"HIAREST" (High Crack-Arrestability Endowed Ultra Fine-Grain Surface Layer Steel Plate)钢板；2000年，我国燕山大学采用相变预处理、塑性变形和再结晶相 结合工艺，获得了 "纳米晶粒低合金(CrMoV)钢板"(专利CN1272554A)。但是，此方法制 备的纳米晶材料明显存在两个不足， 一方面是塑性严重恶化，典型的延伸率为小于3%，而 粗晶材料可达40 70%;另一方面是制备方法绝大部分都涉及到大的变形量、高的应变速率、 快速热循环、复杂的工艺组合以及对工艺过程的精确控制等，这些要求往往超出金属板制造 厂家现有的设备能力和生产能力，并使超细晶粒钢的制备成本显著增加。为改善超细晶的塑性，设计新的微米、亚微米和纳米结构材料，以结合高强度和良好延 性，是近几年研究的重要方向之一。通过调整微观结构可实现提高强度并保持塑性的综合性 能，如在NC/UFG晶中弓l入一定比例的微米级晶粒来调控晶粒结构，即造成不同晶粒尺寸分布的晶粒结构，充分利用了NC/UFG晶的高强度，同时塑性由粗大晶粒保持，并可改善加工硬化能力， 这种新的策略在纯Cu (Acta Materialia， 2004, 52: 1699)中得到了初步验证。表面自身纳米化技术也验证了这种思路的正确性。表面自身纳米化技术是在外加载荷的 重复作用下，材料表面的粗晶组织通过不同方向产生局部强烈塑性变形，这种局部强烈塑性 变形会产生大量的缺陷，如位错、孪晶、层错和剪切带，当位错密度增至一定程度时，发生 湮没、重组，形成具有亚微米或纳米尺度的亚晶，另外随着温度的升高，表而具有高形变储 能的组织也会发生再结晶，形成纳米晶，此过程不断发展，最终在材料-表面形成晶体学取向 呈随机分布的纳米晶组织。表面自身纳米技术利用强烈塑性变形制备出表面为纳米晶、晶粒 尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度组织，利用纳米晶提高强度，同时由心部的常规晶粒提供塑 性。现存专利如CN1458288A、 CN2604443Y、 US2003/0127160A1、 CN1532295A、 JP2003183730 以及CN1410560A匀可实现表面纳米化，但是这些方法制备的材料表面纳米晶层的厚度相对比 例较小，对强度的提高作用有限，例如，纳米结构表层占试样厚度的3 %的低碳钢，其屈服 强度仅提高了35% (Scripta Mater ， 2001， 44(8/9) :1791)，未能充分利用超细晶的强化 优势。纳米及亚货M钢代表了先进结构材料的重要发展方向。迄今为止，除了制御IAREST钢板 的新型TM(P工艺以外，其它方法尚处于研究探索阶段，离实际应用还有很大的距离，不能满 足对材料高强度、高韧性和高塑性综合性能的要求。显然，现有制备方法的改进和完善、更 先进工艺的创新，是未来超细晶粒钢研究的关键内容。本专利技术的目的在于提供一种具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，该方法制造的 金属板具有很高的强度，同时也具有良好的塑性和韧性，而且生产效率高、流程短、无污染。本专利技术的目的还在于提供一种由上述方法制造的具有超细晶连续梯度组织金属板，制造 的金属板具有很高的强度，同时也具有良好的塑性和韧性，而且生产效率高、流程短、无污 染。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法。本专利技术还提供一种由上述方法制造的具有超细晶连续梯度组织金属板。本专利技术的目的是这样实现的-本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，该方法包括金属板表面纳米 化处理和金属板轧制处理，加工所用的金属板为钢板，其中，所述的金属板需进行双面表面 纳米化处理；所述的金属板轧制处理的工艺参数为轧制温度为100。C 0.8Tm，车L制压下量 为20% 60%，形成每面超细晶层为20 200 (jin金属板，表层到心部材料的组织和性能均呈连续梯度分布。根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，其中一个优选实施方案 是，所述的金属板轧制处理的工艺参数为轧制温度为20(TC 0. 5T, ，轧制压卜量为20% 60%。根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，其中一个优选实施方案 是，所述的金属板表面纳米化处理采用非镀层的材料自身表面纳米化方法。根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方袪，其中一个优选实施方案 是，所述的金属板车L制处理由一道次轧帝院成根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，其中一个优选实施方案 是，所述的金属板轧制处理由多道次轧制完成。根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，其特征在于，所述的金 属板多道次轧制处理时每道次的车L制f鹏相同。根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，其特征在于，所述的金 属板多道次轧制处理时每道次的车L制;鹏不同。根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，其中一个优选实施方案 是，所述的金属板轧制处理后空冷至室温。根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，其中一个优选实施方案 是，所述的金属板轧制处理后经7X淬冷却至室温。根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，其中一个优选实施方案是，所述的金属板轧制处理后在ioo°c o. 8i;进行退火处理。根据本专利技术所述的具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，其中一个优选实施方案 是，所述的金属板轧制处理后不进行退火处理。本专利技术戶腿的金属板，是由上述制造方法制备的具有超细晶连续梯度组织金属板，其中，所述的金属板超细晶层为20 200 ,，表层到心部材料的组织和性能均呈连续梯度分布。本专利技术的制造方法采用表面纳米化方法与轧制方法相结合的复合强烈塑性变形方法，通 过调整金属板的晶粒尺寸及分布，制备出表层为纳米晶((K100nm^层，向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有超细晶连续梯度组织金属板的制造方法，所述的方法包括金属板表面纳米化处理和金属板轧制处理，加工所用的金属板为钢板，其特征在于，所述的金属板需进行双面表面纳米化处理；所述的金属板轧制处理的工艺参数为：轧制温度为１００℃～０．８Ｔ↓［ｍ］，轧制压下量为２０％～６０％，形成每面超细晶层为２０～２００μｍ金属板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁永立，张俊宝，宋洪伟，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]