CN101886161A - 热轧相变诱发塑性钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种热轧相变诱发塑性钢的生产方法：将钢在炉内加热到1200℃-1300℃保温60min-180min，使钢充分奥氏体化，确保钢中的合金元素完全固溶；出炉后，以10℃/s-20℃/s的速度冷却奥氏体再结晶温度1050℃-1200℃进行3-5次粗轧，每道次压下量应控制在20％-40％之间，道次总压下量为60％-80％；粗轧结束后，以5℃/s-20℃/s的速率冷却到970℃-820℃，即A3与Ar3温度区间进行5-7道次的精轧，各道次间隔时间小于3秒，各道次形变量处于10％-50％，道次总压下量为80％-95％，通过精轧时道次累计形变量的积累，使奥氏体发生形变诱导铁素体相变；精轧后立刻层流冷却或以5℃/s-30℃/s的速率冷却到500℃-650℃进行卷曲，最后空冷到室温即可。

Description

热轧相变诱发塑性钢的生产方法
技术领域
本发明涉及冶金领域中特种钢的生产方法，特别是一种热轧相变诱发塑性钢的生产方法。
背景技术
TRIP钢(即相变诱发塑性钢，下同)具有较高的强度和较好的塑性，用作汽车钢板可减轻车身重量，降低油耗，同时能量吸收性强，能够抵御撞击时的塑性变形，显著提高汽车的安全性。因此，近年来世界各国都加大了对TRIP钢的研究与开发。TRIP钢的组织主要由铁素体、贝氏体、残余奥氏体及少量马氏体组成。由于TRIP钢组织的多相性及冷轧工艺的控制精确性，目前TRIP钢主要通过冷轧工艺来生产，其工艺流程为热轧→冷轧→临界区退火→快冷→等温处理→终冷。此工艺主要是将钢冷轧后快速升温到Ac1与Ac3的某一温度并保温一段时间，生成体积分数约50％的奥氏体后，快冷到贝氏体区进行等温处理，最终得到由铁素体、贝氏体及残余奥氏体等组成的多相组织。可见，冷轧TRIP钢热轧后还需后续热处理工序，工艺繁琐，能耗较高。而热轧TRIP钢现有的研究，如“Effect of deformationschedule on the microstructure and mechanical properties of athermomechanically processed C-Mn-Si transformation-inducedplasticity steel.Metallurgical and Materials Transactions A，2003，34(8)：599-1609”，“Hot deformation characteristics of Si-Mn TRIP steels withand without Nb microalloy additions[J].ISIJ Int，1995，35(3)：324-331”主要是将钢终轧后，先缓慢冷却一段时间或在Ar3与Ar1温度区间等温一段时间以生成一定体积分数的铁素体，然后快冷到贝氏体相区进行等温处理而得到所需组织。虽然可以简化工艺，降低能耗，但是必须严格控制冷却速度或冷却过程，工艺的稳定性较差，对设备的要求也较高。经检索，专利200710100399.0“一种热轧低硅多相钢及其制备方法”则主要通过过冷奥氏体动态相变生成部分铁素体后，再快冷到400-450℃内进行等温处理(卷曲)。该技术动态相变后冷却速率较高，卷曲温度也较低，国内现有的热轧生产设备很难达到其要求；而专利200610039706.2“用于制造具有多相组织的热轧带材的方法”其分段冷却且卷曲温度也较低。因此，尽快开发出一种工艺简单、工艺稳定性好、适合现有工业装备水平的热轧TRIP钢的生产方法已是势在必行。
发明内容
本发明的目的就是提供一种工艺简单、能耗较低、适合现有工业装备水平的热轧TRIP钢的生产方法。
本发明的目的由以下技术方案来实现：
本发明首先利用较高的合金元素Al来提高钢的A3温度，增大钢的γ+α相区，在精轧时通过形变诱导铁素体相变来生成一定体积分数的铁素体。并向钢中添加一定的合金元素以降低终轧后的冷却速率及提高钢的卷曲温度。通过该生产方法，可以得到显微组织为一定配比的铁素体、贝氏体、残余奥氏体等组成的热轧TRIP钢。
方案的具体操作步骤为：
将原料钢在炉内加热到1200℃-1300℃范围内保温60min-180min，使钢充分奥氏体化，确保钢中的合金元素完全固溶；出炉后，以10℃/s-20℃/s的速度冷却奥氏体再结晶温度1050℃-1200℃范围内进行3-5次粗轧，每道次压下量应控制在20％-40％之间，道次总压下量为60％-80％；粗轧结束后，以5℃/s-20℃/s的速率冷却到970℃-820℃范围内，即A3与Ar3温度区间进行5-7道次的精轧，各道次间隔时间小于3秒，各道次形变量处于10％-50％范围内，道次总压下量为80％-95％；精轧后立刻层流冷却或以5℃/s-30℃/s的速率冷却到500℃-650℃范围内进行卷曲，最后空冷到室温即可。
上述精轧时道次累计形变量的积累，是使奥氏体发生形变诱导铁素体相变的条件。
本发明是根据形变诱导铁素体原理及合金元素Al对相图的影响，利用在较高温度和较大形变条件下，奥氏体发生铁素体相变，以及利用合金元素，如Mo等对冷却时珠光体相变的抑制，精轧后在较低的冷却速率及较高温度条件下进行卷曲，可在较为简单的工艺条件下得到TRIP钢所需的多相组织。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明强调在合金元素Al对相图影响的作用下，在较高温度和大形变条件下，通过精轧时5-7道次的变形，累积道次压下量以使奥氏体发生形变诱导铁素体相变。或利用合金元素，如Mo等对珠光体相变的影响，在较高温度进行卷曲。与现有一些研究不同，本发明不需要控制终轧后的冷却速度或等温时间来控制钢中铁素体含量，从而简化了工艺流程。而且本发明高的卷曲温度与现有一般热轧钢的卷曲温度相当，现有生产设备无需改造就可进行批量生产。运用本发明生产的TIRP钢，残余奥氏体体积分数及其碳含量都较高。
附图说明
图1是根据本发明的热变形工艺示意图。
图2是实施例1热轧工艺制备的TRIP钢的显微组织示意图。
图3是根据实施例1制备的TRIP钢的扫描电镜SEM照片。
图4是根据实施例1制备的TRIP钢中残余奥氏体的X射线衍射结果示意图。
图5是实施例2热变形工艺制备的TRIP钢的显微组织示意图。
图6是实施例3热变形工艺制备的TRIP钢的显微组织示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述，但实施例不应理解为对本发明的限制。
实施例1
原料钢的化学成份按质量百分数为：0.2％C、1.67％Mn、0.10％Si、1.45％Al、0.17％Mo、0.02％Nb，余量为Fe。将厚度为230mm的板坯炉内加热到1300℃并保温160min，以15℃/s的速度冷却到1180℃进行5个道次粗轧，粗轧结束后，板坯温度为1050℃，厚度为50mm。然后，以10℃/s的速度冷却到970℃进行7个道次的精轧，各道次间隔时间小于3秒，每个道次的形变为10％-50％，精轧总形变量为90％，精轧结束后温度为900℃。随后，以20℃/s冷却到600℃进行卷曲并空冷到室温，得到的组织如图2所示。图3是该钢的SEM照片，图4是该钢的X射线衍射图。经计算，此时组织中残余奥氏体的体积分数为8.9％。拉伸实验表明，该钢的抗拉强度为855MPa，总延伸率为22％。
实施例2
原料钢的化学成份同实施例1。将厚度为230mm的板坯炉内加热到1250℃并保温180min，以10℃/s的速度冷却到1150℃进行5个道次粗轧，粗轧结束后，板坯温度为1000℃，厚度为50mm。然后，以20℃/s的速度冷却到950℃进行7个道次的精轧，各道次间隔时间小于3秒，精轧总形变量为95％，精轧结束后温度为850℃。随后，以20℃/s冷却到620℃进行卷曲并空冷到室温，得到的组织如图5所示。X射线测定，此时组织中残余奥氏体的体积分数为9.2％。
实施例3
原料钢的化学成份按质量百分数为：0.18％C、1.50％Mn、0.10％Si、1.67％Al，余量为Fe。将厚度为230mm的板坯加热到1200℃等温180min后，以10℃/s的速度降到1150℃进行粗轧，粗轧每道次变形量为20％-50％，总形变量为80％，粗轧后温度为980℃；然后以15℃/s冷却到920℃进行7道次的精轧，各道次间隔时间小于2秒，精轧总形变量为90％，精轧结束后温度为820℃；然后以20℃/s冷却到650℃进行卷曲并空冷到室温，其组织如图6所示。此时，钢中残余奥氏体体积分数为8.5％。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些改动和变型在内。
本说明书中若有未作详细描述的内容，应属于本领域的技术人员公知的技术，此处不再赘述。

Claims (2)

1.一种热轧相变诱发塑性钢的生产方法，其特征在于：将原料钢在炉内加热到1200℃-1300℃范围内保温60min-180min，使钢充分奥氏体化，确保钢中的合金元素完全固溶；出炉后，以10℃/s-20℃/s的速度冷却奥氏体再结晶温度1050℃-1200℃范围内进行3-5次粗轧，每道次压下量应控制在20％-40％之间，道次总压下量为60％-80％；粗轧结束后，以5℃/s-20℃/s的速率冷却到970℃-820℃范围内，即A3与Ar3温度区间进行5-7道次的精轧，各道次间隔时间小于3秒，各道次形变量处于10％-50％范围内，道次总压下量为80％-95％；精轧后立刻层流冷却或以5℃/s-30℃/s的速率冷却到500℃-650℃范围内进行卷曲，最后空冷到室温即可。
2.如权利要求1所述的热轧相变诱发塑性钢的生产方法，其特征在于：上述精轧时道次累计形变量的积累，是使奥氏体发生形变诱导铁素体相变的条件。
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