【技术实现步骤摘要】
本专利技术属钢铁材料制备领域，涉及一种高屈服强度的低成本含铜twip钢及其制备工艺。
技术介绍
1、twip钢因具有优良的力学性能、成型性及撞击能量吸收能力，被认为是最具潜力的汽车用先进高强钢。虽然高锰奥氏体钢具有良好的综合性能，但是其屈服强度往往不够理想，基于这以问题，许多学者在寻找提高高锰钢屈服强度同时保证其良好的塑性变形能力的方法。
2、近代含cu钢的研究表明，钢中cu元素的析出相产生沉淀强化，可显著提高钢强度。对于高锰钢而言，cu作为奥氏体稳定元素，在奥氏体中具有较高的固溶度，是合金钢中较常见的强化元素。并且cu可以增加合金层错能，促进孪生机制，扩大奥氏体区，理论上对twip钢的组织稳定性、力学性能和耐腐蚀性能有益。同时我国中南铁矿区含cu量较高（0.2％～1.0％），研究cu元素对twip钢组织和性能的影响对twip钢的成分设计及工业化生产具有重要参考价值。但是cu在奥氏体中的溶解能力、富铜液相在晶界的易渗透性以及富铜相较低的熔点都会使龟裂发生的倾向性增大，cu元素一般被认为钢中的有害元素而加以控制。解决含cu钢表面龟裂最直接的办法是添加合金元素ni，使钢中ni与cu的原子比为1：2，ni能促进高熔点富cu相的组成，并将其固封在氧化皮内，使机体/氧化皮界面处不存在低熔点富cu相，从而有效防止龟裂的发生。但添加ni显著增加钢的生产成本、影响其生产应用。
3、joong-ki hwang等人（materials science&engineering a,2018,737）专利技术的fe–m
4、同时以上所有专利中，轧制工艺采用均为热轧，温度在1000℃以上，温度过高，增加的冶炼的风险同时也增加了冶炼的成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供了一种高屈服强度的低成本含铜twip钢及其制备工艺。该制备工艺操作简单，成本低，并把cu作为合金元素加入钢中，结合一定的热处理工艺得到一种具有高屈服强度和塑性的twip钢，进一步加强了twip钢的理论研究与实际应用之间的联系。
2、一种高屈服强度的低成本含铜twip钢材料，其成分按质量百分比（wt.%）为：c：0.1~0.6%，mn：19~24%，cu：0.5~5.2%，nb：0.02-0.15%，ti：0.02-0.15%，al：0.7~1.2%，余量为fe和不可避免的杂质，其中al、ti、nb为择一加入。制备包括如下步骤：
3、1）熔炼：将c：0.1~0.6%，mn：19~24%，cu：0.5~5.2%，nb：0.02-0.15%，ti：0.02-0.15%，al：0.7~1.2%，可根据力学性能的要求选择添加（al、ti、nb为择一加入，只加入其中的一种），余量为fe按比例加入电磁感应炉真空熔炼，充氩气保护，浇铸成型；
4、2）固溶处理：将步骤1）得到的合金加热至600~650℃进行固溶处理，保温1~3h；
5、3）温轧：将步骤2）得到的试样迅速放置在轧机进行轧制，开轧温度600~650℃，终轧温度保持在500~630℃，，总轧制变形量为50%~70%，通过5道次轧制完成上述变形，每道次轧完，加热到600℃，保温10min。
6、4）冷轧：将步骤3）处理后的试样在两辊轧机对其进行分道次可控轧制，每次轧制变形量控制在10~20%，轧制完成后的厚度为1.0~1.2mm，轧制总变形量为70~90%；
7、5）热处理：将冷轧后的合金在600~1000℃进行退火处理，保温10~20min，取出迅速水淬。
8、通过上述步骤制备的合金可得到屈服强度650~760mpa，抗拉强度970~1100mpa，延伸率50~70%。
9、本专利技术具有如下优点：
10、（1）具有优良的性能。本专利技术利用传统轧制技术和热处理技术制备出力学性能优异，尤其是屈服强度，该指标已远远超过其他传统twip钢。
11、（2）合理利用cu元素。传统钢铁材料将cu作为有害元素，而加以控制，但废钢中cu元素不可避免，本专利技术通过控制热处理和轧制的温度和时间，抑制富cu相的析出与富集，能有效避免含铜钢表面龟裂问题，可合理利用废钢中的铜元素，提高废钢的利用率。在开发新材料的同时节约资源、保护环境。
12、（3）制备工艺简单。采用温轧加冷轧的轧制工艺，保证强度的同时，尽可能提高其塑性，并且轧制温度较低，显著降低了工业化生产的成本和难度。
13、（4）成本低。本专利技术的钢铁材料元素种类较少，每种成分元素不超过5种，显著降低材料的成本和冶炼难度。
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1.一种高屈服强度的低成本含铜TWIP钢的制备工艺，其特征在于：所述TWIP钢的化学组成成分按质量百分比计为C：0.1~0.6%，Mn：19~24%，Cu：0.5~5.2%，Nb：0.02-0.15%，Ti：0.02-0.15%，Al：0.7~1.2%，余量为Fe和不可避免的杂质；其中Al、Ti、Nb为择一加入；制备工艺包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：试样轧制前在600~650℃马弗炉中，保温1~3h。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：温轧工艺中的初轧温度控制在600~650℃左右。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：温轧的压下率控制在50%~70%。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：冷轧压下率控制在70~90%。
6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：热处理工艺是600~1000℃下保温10~20min，然后水淬。
【技术特征摘要】
1.一种高屈服强度的低成本含铜twip钢的制备工艺，其特征在于：所述twip钢的化学组成成分按质量百分比计为c：0.1~0.6%，mn：19~24%，cu：0.5~5.2%，nb：0.02-0.15%，ti：0.02-0.15%，al：0.7~1.2%，余量为fe和不可避免的杂质；其中al、ti、nb为择一加入；制备工艺包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：试样轧制前在600~650℃马弗炉中...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪炳叔，罗晓萍，郑韫文，周汛，张萌，邓丽萍，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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