一种强塑积大于90GPa%的超高强韧中锰钢及制备方法技术

本发明专利技术提供一种强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢及制备方法，涉及超高强韧汽车钢的技术领域。所述超高强韧中锰钢的化学成分以质量百分数计如下：C：0.2

【技术实现步骤摘要】
一种强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢及制备方法


[0001]本专利技术属于超高强韧汽车钢的
，尤其涉及一种强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢及制备方法。

技术介绍

[0002]在“双碳”背景的推动下，汽车轻量化研究是未来发展的主要方向，因此汽车钢的材料也在不断更新。第一代汽车钢，低合金高强钢、DP钢等虽然工艺成熟，产品可靠，但其强塑积很难突破40GPa％，一般保持在20
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30GPa％，只有TRIP钢能达到30GPa％以上；为实现更高的强塑积，高锰钢作为第二代汽车钢应运而生，TWIP钢就是其典型代表，其强塑积可达60GPa％，性能是相当可观的，但由于成分设计为高锰钢在其冶炼以及后续加工工艺上困难重重，导致其很难进一步发展；第三代汽车钢，即先进高强钢，最具备代表性的当属中锰钢，一般来说3
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12％的Mn含量，使其更具备推广前景。但是与第二代TWIP钢相比，虽然中锰钢的强塑积可以达到40GPa％，但是突破60GPa％的相对较少。因此，为更好的完成“碳中和”和“碳达峰”，使汽车轻量化实现长足进步，提升中锰钢强塑积是实现中锰钢的高强韧化的重点研究方向。
[0003]目前，中锰钢的高强塑积大多数仅限于60
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78GPa％，更高的难以达到或预期制备，且这些高强塑积的中锰钢制备过程中，存在屈服强度或延伸率过低的情形，制备成本也较高，制备方式中的温轧和临界退火处理结合提升强塑积的能力较差。
[0004]例如：中国专利CN112410681A公开了一种高强塑积中锰钢及其制备方法，其所制备的中锰钢的高强塑积并没有大于90GPa％，且屈服强度和延伸率较低，抗拉强度较高，从而导致屈强比较低，这会使得钢材不能被有效利用，造成浪费；且其中的临界退火处理是在温轧之间进行，所获得的组织结构对提高屈服强度和强塑积的效果并不显著。
[0005]中国专利CN109666862A公开了一种强塑积大于60GPa
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％的高强韧热轧中锰钢及制备方法，碳含量和锰含量的选择范围较窄，制备过程中的锻造、热轧和两相区退火对组织结构的影响并不符合实际需求，特别是对延伸率和强塑积的提升方面效果较差。
[0006]中国专利CN109930078A公开了一种高强度高塑性热轧中锰钢及制备方法，其是通过将热轧板进行两次淬火冷却至室温，再进行200℃的回火制备得到中锰钢，但是中锰钢的强塑积最高也只能达到74GPa
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％，显然抗拉强度较低，抗拉强度和延伸率并不能够得到协同提高。
[0007]中国专利CN115627328A公开了一种强塑积51GPa％级含铝冷轧中锰钢热处理方法，该中锰钢的成分已经固定并不可更改，保护范围较窄，且其中的高成本合金元素选择较多，提高了生产成本；而循环退火预处理和临界退火处理对延伸率的提升并不明显，从而使得强塑积较低。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是当前强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢的技术
方案难以达到或预期，大多数都是在低于80GPa％的中锰钢研究领域，碳含量和锰含量的选择范围较窄，其他高成本的合金元素选择加大了制备成本，临界退火处理与热轧和温轧之间的匹配关系不利于提高强塑积等。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：
[0010]一种强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢，所述超高强韧中锰钢的化学成分以质量百分数计如下：C：0.2
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0.8％，Mn：2
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8％，Si：1.10
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3.35％，Al：2.00
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4.45％，V+Nb：≤0.12％，S≤0.008％，P≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0011]优选地，所述超高强韧中锰钢的屈服强度最大超过896MPa，抗拉强度最大超过1165MPa，屈强比最大超过0.768，断口伸长率最大超过84％，强塑积最大超过97GPa％。
[0012]优选地，所述超高强韧中锰钢的屈服强度最小不低于869MPa，抗拉强度最小不低于1136MPa，屈强比最小不低于0.761，断口伸长率最小不低于82％，强塑积最小不低于26.9GPa％。
[0013]优选地，所述超高强韧中锰钢的室温组织为马氏体、铁素体和残余奥氏体构成，其中残余奥氏体比例在20
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50％；且其微观结构表现为沿着轧制方向呈现交替排列的片层状特征。
[0014]一种用于上述的强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0015]S1、制备铸锭
[0016]将所述的强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢的原料成分按照配比进行称量，经真空感应炉冶炼后，浇铸成铸锭；
[0017]S2、锻造成坯
[0018]将S1的铸锭经过热锻成方坯，锻后炉冷至室温，得到锻造方坯；
[0019]S3、高温加热
[0020]将S2的锻造方坯进行高温加热处理，得到加热方坯；
[0021]S4、多道次热轧
[0022]将S3的加热方坯进行多道次热轧，获得热轧板材；
[0023]S5、一次水冷
[0024]将S4的热轧板材进行一次快速水冷处理，获得一次水冷板材；
[0025]S6、多道次温轧
[0026]将S5的一次水冷板材进行切割，之后升温进行多道次温轧，获得温轧板材；
[0027]S7、二次水冷
[0028]将S6的温轧板材进行二次快速水冷处理，获得二次水冷板材；
[0029]S8、临界退火
[0030]将S7的二次水冷板材进行临界退火处理，之后快速水冷到室温，获得强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢。
[0031]优选地，S2的方坯尺寸为50mm
×
50mm
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70mm
×
70mm，终锻温度大于1100℃。
[0032]优选地，S3的高温加热处理之前需要在表面涂覆抗氧化涂料，高温加热处理温度为1150
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1200℃，在抗氧化涂料保护下保温9
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12h，出炉后需要去除表面涂料才能进行下一步工序。
[0033]优选地，S4的多道次热轧开轧温度为1050
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1100℃，终轧温度为950
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1000℃，热轧板的厚度为7
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8mm。
[0034]优选地，S6的多道次温轧需要升温到600
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1000℃，保温20
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60min。
[0035]优选地，S6的温轧板材的厚度为2
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2.5mm。
[0036]优选地，S7的临界退火处理需要升温到600
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850℃，保温20
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60min，升温速率为8
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15℃/s。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢，其特征在于，所述超高强韧中锰钢的化学成分以质量百分数计如下：C：0.2
‑
0.8％，Mn：2
‑
8％，Si：1.10
‑
3.35％，Al：2.00
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4.45％，V+Nb：≤0.12％，S≤0.008％，P≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢，其特征在于，所述超高强韧中锰钢的屈服强度最大超过896MPa，抗拉强度最大超过1165MPa，屈强比最大超过0.768，断口伸长率最大超过84％，强塑积最大超过97GPa％。3.根据权利要求1所述的强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢，其特征在于，所述超高强韧中锰钢的屈服强度最小不低于869MPa，抗拉强度最小不低于1136MPa，屈强比最小不低于0.761，断口伸长率最小不低于82％，强塑积最小不低于26.9GPa％。4.根据权利要求1所述的强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢，其特征在于，所述超高强韧中锰钢的室温组织为马氏体、铁素体和残余奥氏体构成，其中残余奥氏体比例在20
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50％；且其微观结构表现为沿着轧制方向呈现交替排列的片层状特征。5.一种用于权利要求1
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4任一所述的强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1、制备铸锭将所述的强塑积大于90GPa％的超高强韧中锰钢的原料成分按照配比进行称量，经真空感应炉冶炼后，浇铸成铸锭；S2、锻造成坯将S1的铸锭经过热锻成方坯，锻后炉冷至室温，得到锻造方坯；S3、高温加热将S2的锻造方坯进行高温加热处理，得到加热方坯；S4、多道次热轧将S3的加热方坯进行多道次热轧，获得热轧板材；S5、一次水冷将S4的...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛刚，丁超，武会宾，于新攀，王恩茂，金东浩，贾晓航，张国梁，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：