一种高强塑积中锰钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强塑积中锰钢及其制备方法，属于汽车用钢领域。中锰钢的化学成分按重量百分比计包括：C：0.1～0.3％、Mn：4～12％、余量为Fe；其制备方法包括：按重量百分比，取中锰钢的化学成分冶炼钢水，浇铸成为铸锭，再将铸锭锻造成为板坯，空冷至室温，切割得到板材；对板材进行多道次温轧处理，得到温轧板；其中相邻两个道次之间进行临界区退火处理；将温轧板在临界区780～810℃下退火保温20～40min，空冷至室温。本发明专利技术通过循环温轧+临界退火工艺制备出具有粗晶奥氏体与细晶奥氏体组织的超细晶中锰钢组织，使得材料获得超高强塑积，有助于提高汽车用钢的强度和韧性。有助于提高汽车用钢的强度和韧性。有助于提高汽车用钢的强度和韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种高强塑积中锰钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及汽车用钢领域，尤其涉及一种高强塑积中锰钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]现如今发展以来，由于汽车用钢朝向轻量化和高安全性的标准发展，汽车所用的中锰钢板材已经革新到第三代先进汽车用钢，具有高强塑积(强塑积 30Gpa
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％)的第三代汽车用钢。
[0003]从宏观力学性能方面，传统的第三代汽车先进用钢的强塑积在30Gpa
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％，如何获得更高的强塑积性能的中锰钢板材成为如今的研究趋势。同时从微观组织来说，由于中锰钢中冷轧过程中出现奥氏体由于形变产生马氏体组织，导致中锰钢的在冷轧过程中变形抗力较大，同时，由于单道次冷轧及逆相变退火工艺得到的中锰钢组织不均匀，进而导致中锰钢力学性能不好，强塑积较低。如何提高中锰钢的强塑积是目前亟待解决的技术难题。
[0004]奥氏体逆相变工艺原理：将马氏体组织加热至奥氏体转变开始温度以上时间，组织将发生奥氏体组织转变，在进一步通过C、Mn元素配分，稳定奥氏体相，使得室温下保留较高含量的奥氏体组织。亚稳奥氏体相在形变过程中能够发生TRIP效应，从而产生持续的加工硬化率，从而实现高强度与高塑性的良好组合。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高强塑积中锰钢及其制备方法，其通过循环温轧+临界退火工艺制备出具有粗晶奥氏体与细晶奥氏体组织的超细晶中锰钢组织，使得材料获得超高强塑积，有助于提高汽车用钢的强度和韧性。
[0006]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0007]一种高强塑积中锰钢的制备方法，所述中锰钢的化学成分按重量百分比计包括：C：0.1～0.3％、Mn：4～12％、余量为Fe；
[0008]所述制备方法包括：
[0009]按重量百分比，取所述中锰钢的化学成分冶炼钢水，浇铸成为铸锭，再将所述铸锭锻造成为板坯，空冷至室温，切割得到板材；
[0010]对所述板材进行多道次温轧处理，温轧温度为300～400℃，温轧压下率为 50～60％，得到温轧板；其中相邻两个道次之间进行临界区退火处理，退火温度为780～810℃，退火时间为5～15min，之后空冷至300～400℃进行下一道次的温轧；
[0011]再将所述温轧板在临界区780～810℃下退火保温20～40min，空冷至室温。
[0012]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述中锰钢的化学成分还包括一种或多种下述按重量百分比计的元素：Al：0～4％；Si：0～2％；Cr：0.2～3.0％； Ni：0.1～3.0％；V：0～2.0％；Mo：0～0.7％；Nb：0～0.3％；Cu：0.5～2.0％。
[0013]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，对所述铸锭进行锻造的步骤包括将所述铸锭加热至1100～1300℃，保温1.5～2.5h。
[0014]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，锻造后所述板材的厚度为2～4mm；所述温轧板的厚度为1～2mm。
[0015]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述多道次温轧处理的温轧次数为 3次，临界区退火处理的次数为2次。
[0016]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述中锰钢的化学成分按重量百分比计包括：C：0.26％，Mn：10.02％，Al：2.86％，Si：1.86％，余量为Fe。
[0017]一种高强塑积中锰钢，所述中锰钢的化学成分按重量百分比计包括：C： 0.1～0.3％、Mn：4～12％、余量为Fe；其通过上述制备方法制得。
[0018]进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，所述中锰钢的化学成分按重量百分比计包括：C：0.26％，Mn：10.02％，Al：2.86％，Si：1.86％，余量为Fe。
[0019]其通过如上所述的制备方法制得。
[0020]本专利技术的效果如下：
[0021]本专利技术制备方法的原理是：锻造后空冷处理，使中锰钢板材含有较高的奥氏体和铁素体双相组织，并释放残余应力，便于温轧处理。同时在300℃-400℃下温轧中锰钢板材，既能够保证中锰钢板材具有较低的轧制变形抗力，同时能够保证板材表面较好的平整度。在相邻的温轧工艺间进行临界区退火处理，使得温轧过程中形变产生的马氏体组织通过逆相变转化为细晶奥氏体组织，这与原锻后空冷保存下的粗晶奥氏体组织共存，使得中锰钢为粗晶奥氏体与细晶奥氏体与铁素体共存组织。通过临界区温度退火和保温时间的控制，使得中锰钢板材的粗晶奥氏体与细晶奥氏体组织保持适当的比例，以及奥氏体相与铁素体相保持合适的比例，使得中锰钢材料能够产生TWIP效应与TRIP效应共存机制，从而制备出超高强塑积的温轧中锰钢板材。
[0022]与传统的冷轧工艺相比，本专利技术具有以下技术特点：
[0023]1、此专利技术能够保证中锰钢的微观组织均匀分布，出现奥氏体相和铁素体双相组织，其中奥氏体出现较为粗大的奥氏体晶粒以及由于临界退火处理产生细小的奥氏体晶粒，铁素体相与奥氏体相均匀分布，这保证了在变形过程中，首先发生较为粗大的奥氏体发生马氏体相变产生增塑行为(即为TRIP效应)，随着变形量的增大，细小的奥氏体开始发生相变，由此中锰钢的增塑行为表现为持续且稳定的TRIP效应与TWIP效应，进而提高中锰钢的强塑积。
[0024]2、温轧是在回复温度以上，在结晶温度以下的温度范围内进行的轧制过程。温扎工艺能够减小钢材轧制过程中的变形抗力，保证钢材表面质量，变形阻力小，表面光滑，生产效率高，节能，同时具有塑型高，热变形时允许变形量大的特点。不存在热轧后出现的较厚的氧化皮与麻点凹坑等现象。同时温轧能够保证细化晶粒尺寸。
[0025]3、本专利技术采用的温轧+临界区退火工艺方法，既能够保证轧制过程中中锰钢变形抗力的减少，同时保证临界退火后形变马氏体逆相变产生细晶奥氏体组织，保证中锰钢板材出现粗晶奥氏体与细晶奥氏体共存组织，从而制备超高强塑积中锰钢板材。
[0026]4、本专利技术采用的退火温度是根据Thermo-calc热力学计算软件模拟得出，通过计算得出铁素体全部转变为奥氏体的温度(Ac3)约为800℃，由此温度设置温轧循环工艺中间退火温度为780～810℃，从而保证在变形过程中产生的马氏体能够充分的转变为奥氏体组织。
[0027]5、本专利技术提供的中锰钢采用特殊比例的元素成分，有助于提高中锰钢的强塑积。其中，碳元素能够提高中锰钢中奥氏体的稳定性，通常，碳的质量分数增加1％，马氏体的转变温度Ms降低423℃。但是碳含量过高，中锰钢的焊接性能变差，鉴于此本专利技术中C含量为0.1～0.3％。Mn元素能够拓宽奥氏体相区，强化基体，提高奥氏体的稳定性，但是Mn含量过高会产生偏析，使得扩散退火难以组织成分的均匀化，因此中锰钢的Mn含量在4％～12％。Si元素能够促进奥氏体的形成，增加室温下残余奥氏体的含量。Al元素同Si元素的作用类似，同时Al元素能够显著的减轻中锰钢的密度，使得汽车用钢的质量减轻，奥氏体的形成主要依赖于层错能，Al元素能够增加奥氏体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强塑积中锰钢的制备方法，其特征在于，所述中锰钢的化学成分按重量百分比计包括：C：0.1～0.3％、Mn：4～12％、余量为Fe；所述制备方法包括：按重量百分比，取所述中锰钢的化学成分冶炼钢水，浇铸成为铸锭，再将所述铸锭锻造成为板坯，空冷至室温，切割得到板材；对所述板材进行多道次温轧处理，温轧温度为300～400℃，温轧压下率为50～60％，得到温轧板；其中相邻两个道次之间进行临界区退火处理，退火温度为780～810℃，退火时间为5～15min，之后空冷至300～400℃进行下一道次的温轧；再将所述温轧板在临界区780～810℃下退火保温20～40min，空冷至室温。2.根据权利要求1所述的高强塑积中锰钢的制备方法，其特征在于，所述中锰钢的化学成分还包括一种或多种下述按重量百分比计的元素：Al：0～4％；Si：0～2％；Cr：0.2～3.0％；Ni：0.1～3.0％；V：0～2.0％；Mo：0～0.7％；Nb：0～0.3％；Cu：0.5～2.0％。3.根据权利要求1所述的高强塑积中锰钢的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，刘胜杰，贾祺祥，陈义成，陈军，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：