CN101892420A - 一种制备高强高韧FeMnC合金钢的再结晶退火工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涉及钢铁材料的再结晶退火技术，特别是具有孪晶诱发塑性效应的FeMnC合金钢的再结晶退火工艺，属于钢铁材料加工领域。该再结晶退火技术特别适用于具有如下化学组分的合金钢：0.018±0.005wt.％C，24.3±0.5wt.％Mn，0.67±0.05wt.％Si，0.95±0.05wt.％Al，其余为Fe。对该FeMnC合金钢的冷轧板进行700±5℃保温2～5min的再结晶退火处理能使钢材具有1000MPa的抗拉强度和45％的延伸率。通过本发明所述再结晶工艺获得的FeMnC合金钢具有与其他热处理工艺所得钢材相当的强度和塑性水平，但明显降低了热处理温度并减少热处理时间，有效减少能耗，缩短生产周期，降低生产成本，对该钢种的工业生产具有重要的实用价值。

Description

一种制备高强高韧FeMnC合金钢的再结晶退火工艺

技术领域

本发明属钢铁材料制备领域，涉及一种具有高强高韧特性的FeMnC合金钢的热处理工艺。

背景技术

孪晶诱发塑性(twinning induced plasticity，TWIP)钢在塑性变形过程中表现出较高的强度和优越的延展性，主要应用于汽车领域。TWIP钢主要包括Fe-Mn-Si-Al、Fe-Mn-C、Fe-Mn-Al-C等成分体系。其通常的制备流程为感应熔炼浇铸成板坯，均匀化热处理后进行热轧，之后冷轧到预定厚度，最后进行再结晶热处理获得具有全奥氏体等轴晶组织的TWIP钢。再结晶热处理是该钢种的最后一道工艺，直接决定产品的性能水平。热处理温度和保温时间是该工艺的两个重要参数。专利CN101381839A公开了一种Fe-25Mn-3Si-3Al冷轧板的退火工艺：把工件至于电阻加热炉内随炉升温至1100℃保温2～5h后取出迅速投入水池并摆动工件。然而在1100℃的高温长时间保温并水淬，其工艺能耗大、生产效率低并使得钢材氧化严重。米振莉等人研究表明对Fe-25Mn-3Si-3Al冷轧板进行800、900和1000℃退火，随着退火温度升高合金强度降低而延伸率增大(Z.L.Mi，D.Tang，H.T.Jiang，Y.J.Dai，S.S.Li.Effects of annealing temperature on the microstructure and properties of the 25Mn-3Si-3Al TWIP steel.International Journal of Minerals，Metallurgy and Materials，2009，16(2)：154-158.)。Kang等人对冷轧Fe-18Mn-0.6C-1.5Al钢板进行500～1100℃退火10min，也得到类似的随退火温度升高强度降低而延伸率增大的规律(S.Kang，Y.S.Jung，J.H.Jun，Y.K.Lee.Effects of recrystallization annealing temperature on carbide precipitation，microstructure，and mechanical properties in Fe-18Mn-0.6C-1.5Al TWIP steel.Materials Science and Engineering A，527(2010)：745-751.)。Mn含量对合金组织性能有重要影响，不同Mn含量合金的加工硬化性能不同使得合金达到相近强度与延伸率水平的再结晶工艺也不同。虽然TWIP钢可以达到600～1200MPa的抗拉强度和30％～90％的延伸率，然而过高的延伸率但很低的强度匹配并不具有实际应用价值。对于汽车用高强高韧钢板而言，在保证较好的延伸率的同时希望具有较高的强度水平，通常要求延伸率在40％～50％同时强度保持在900MPa以上。如何通过一种节能高效的退火工艺实现满足汽车用钢板性能要求对于TWIP钢的大规模工业生产具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种FeMnC系冷轧钢板的再结晶退火工艺，该方法能使钢板延伸率达到40％～50％同时强度保持在900MPa以上，并且该方法能耗低、周期短，非常适合大规模工业化生产。

本发明通过如下步骤实现：将组分为0.018±0.005wt.％C，24.3±0.5wt.％Mn，0.67±0.05wt.％Si，0.95±0.05wt.％Al，其余为Fe的合金熔炼浇铸成板坯后热轧，然后冷轧到压下量为60％～80％。将冷轧板装入预先加热到700±5℃的炉内保温2～5min后取出空冷至室温。

本发明选择700℃的退火温度是由于，如果低于700℃则再结晶过程难以实现；而若高于700℃则再结晶太快难以控制，且生产能耗大、钢材氧化严重。

本发明选择保温时间为2～5min是由于，如果时间少于2min则钢板再结晶过程尚未完成，合金强度较高但延伸率过低；如果时间大于5min则晶粒显著粗化合金强度降低严重，同时晶粒内将析出碳化物损害延伸率。

本发明选择空冷为冷却形式是由于以空冷的冷速已经能使合金获得全奥氏体组织。若采用水淬或油淬虽然也能得到全奥氏体组织，但提高了冷却操作难度。

本发明具有的有益效果

本发明所述的再结晶退火温度低、时间短，耗能低、生产周期短，对设备要求低，非常适合大规模工业生产。经本发明制得的钢材延伸率达到40％～50％同时强度保持在900MPa以上，符合汽车用钢板的要求。

具体实施方式

实施例1：

成分：0.018wt.％C，24.3wt.％Mn，0.67wt.％Si，0.95wt.％Al，其余为Fe。

制备方式：将上述成分的合金熔炼浇铸成板坯后在1000℃以上热轧，然后冷轧到压下量为67％。将冷轧板装入预先加热到700±5℃的炉内保温4min后取出空冷至室温。

性能：根据国标GB/T228-2002测得合金抗拉强度为1000MPa，延伸率为45％。

作为对比，将上述冷轧板装入预先加热到700±5℃的炉内保温30min后取出空冷至室温，根据国标GB/T228-2002测得合金抗拉强度为900MPa，延伸率为40％。

实施例2：

成分：0.018wt.％C，24.3wt.％Mn，0.67wt.％Si，0.95wt.％Al，其余为Fe。

制备方式：将上述成分的合金熔炼浇铸成板坯后在1000℃以上热轧，然后冷轧到压下量为80％。将冷轧板装入预先加热到700±5℃的炉内保温2min后取出空冷至室温。

性能：根据国标GB/T228-2002测得合金抗拉强度为1040MPa，延伸率为41％。

实施例3：

成分：0.018wt.％C，24.3wt.％Mn，0.67wt.％Si，0.95wt.％Al，其余为Fe。

制备方式：将上述成分的合金熔炼浇铸成板坯后在1000℃以上热轧，然后冷轧到压下量为60％。将冷轧板装入预先加热到700±5℃的炉内保温5min后取出空冷至室温。

性能：根据国标GB/T228-2002测得合金抗拉强度为960MPa，延伸率为50％。

上述具体实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制。在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种制备高强高韧FeMnC合金钢的再结晶退火工艺，其特征是对冷轧板进行700±5℃保温2～5min后空冷至室温。

2.如权利要求1所述的FeMnC合金钢，其特征是具有如下化学组分：0.018±0.005wt.％C，24.3±0.5wt.％Mn，0.67±0.05wt.％Si，0.95±0.05wt.％Al，其余为Fe。

3.如权利要求1所述的冷轧板，其特征是冷轧压下量为60％～80％，特别地优选67％。