CN102212657A

CN102212657A - 一种冷轧相变诱导塑性钢的淬火配分生产方法

Info

Publication number: CN102212657A
Application number: CN2011101544714A
Authority: CN
Inventors: 江海涛; 米振莉; 唐荻; 陈雨来; 庄宝潼; 赵爱民; 陈银莉; 程知松
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2031-06-09
Also published as: CN102212657B

Abstract

一种冷轧相变诱导塑性钢的淬火配分生产工艺，属于金属材料热处理领域。其特征是将相变诱导塑性钢冷轧板加热到750-850℃，使其部分奥氏体化；快速冷却至220-300℃，冷速40-60℃/s，保温10-20s；再加热至350-450℃，保温10-1000s；最后快速冷却至室温。本发明利用钢中的Si、Mn元素控制渗碳体等碳化物的析出，通过本发明的热处理工艺，控制不同的相变，最终得到室温为铁素体、马氏体、残余奥氏体的复相组织；其中铁素体提高塑性，马氏体提高强度，残余奥氏体在变形时发生TRIP效应转变为马氏体，一方面提高塑性，另一方面延缓颈缩的产生，提高均匀延伸率。经性能检测，屈服强度600-720MPa，抗拉强度960-1060MPa，延伸率20-25%，相比TRIP1000，强度相当，塑性更好，并且所需要合金少。

Description

一种冷轧相变诱导塑性钢的淬火配分生产方法

技术领域

本发明属于金属材料热处理领域，涉及一种冷轧相变诱导塑性钢的淬火配分生产方法。

背景技术

由于汽车节能、环保和安全性的要求不断提高，汽车必须在保证安全的前提下，依靠减少自身重量来降低油耗、减少排放。资料表明，汽车自身质量每减小10%，可节省燃油3％～7%。这就意味着要提高材料的强度，保证在安全性及功能性前提下，减少部件的厚度。

传统观点认为马氏体中的碳由于温度太低不可扩散，而在回火过程中将以碳化物的形式析出，目前在研究中发现碳化物的析出被抑制时，碳可从马氏体向奥氏体中扩散。Rao和Thomas以高分辩点阵象，Sarikaya和Thomas以场离子显微镜和原子探针测定了残余奥氏体中的碳含量，证明在马氏体相变过程中存在碳的扩散。马氏体相变同时碳原子能扩散进入奥氏体中使其富碳，降低了M_s点，引起奥氏体化学稳定化。J.Speer等在2003年提出了碳分配原理，并且阐述了碳从马氏体向奥氏体分配的过程，使奥氏体富碳，室温下获得稳定的残余奥氏体。

发明内容

本发明的目的在于，以传统冷轧相变诱导塑性钢成分为基础，通过淬火配分提高相变诱导塑性钢强塑性的方法，得到的钢材力学性能优于传统冷轧TRIP1000，并且所需合金量少，达到降低材料厚度的要求。

本发明通过以下技术方案实现的，具体步骤如下：

1) 将冷轧板加热至750-850℃，使其部分奥氏体化,得到一部分铁素体和奥氏体，实现碳的第一次富碳，奥氏体中的碳含量大于原始成分中的碳含量；

2) 将加热后的冷轧板以40-60℃/s冷速急冷至220-300℃，使奥氏体部分转变为马氏体；

3) 将工件再加热到350-450℃，保温10-1000s；使碳马氏体向未转变奥氏体扩散，完成第二次富碳；

4) 最后快速冷却至室温，得到铁素体、马氏体、残余奥氏体的复相组织。

为了得到一部分的铁素体，保证第1)步加热温度为A_c1-A_c3之间，其中A_c1、A_c3点通过热膨胀实验得到；保温之后的第2)步淬火温度介于M_s与M_f之间，M_s、M_f点可以通过热膨胀法测得，M_s点也可以通过公式得到：M_s=539－423w(C)－30.4w(Mn)－7.5w(Si)，其中：w(i)为i元素的质量分数；具体淬火温度与马氏体量满足关系式：V_m=1-exp[-0.011(M_s-T_q)]，其中V_m 是马氏体量、M_s表示马氏体转变开始点、M_f表示马氏体转变结束点、T_q淬火温度。

通过淬火配分提高相变诱导塑性钢强塑性的生产工艺，其特征在于钢的成分质量百分比为：C：1.5-2%，Si：1.0-1.5%，Mn：1.0-2.0%，Al≤0.8%，P≤0.001，S≤0.01%，其余为Fe及不可避免杂质。

本发明在不改变相变诱导塑性钢成分的基础上，通过两相区的淬火-配分工艺，通过两次配分过程使奥氏体富碳，室温下获得稳定的奥氏体，最终得到铁素体、马氏体和残余奥氏体复相组织，钢的铁素体组织提高了延伸率，马氏体组织提高了钢的强度，残余奥氏体在变形过程中发生TRIP（Transformation-Induced Plasticity）效应转变为马氏体，一方面提高了延伸率，另一方面延缓了裂纹的产生，提高了均匀延伸率。

通过本发明的工艺，得到钢件的力学性能为：屈服强度600-720MPa，抗拉强度960-1060MPa，延伸率20-25%，相比TRIP1000，强度相当，塑性更好，并且所需要合金少。

附图说明

图1为通过本发明工艺得到的高分辨扫描电子照片；

图2为通过本发明工艺得到的透射照片（板条状马氏体）；

图3为通过本发明工艺得到的透射照片（残余奥氏体）。

具体实施方式

实施例1：

冷轧板化学成分，质量分数为C：0.21%，Mn：1.35%，Si:1.43%,S≤0.0044%，P≤0.01%，余量为Fe及不可避免杂质。将钢板加热至830℃，保温5min，淬火至250℃，保温10s，然后再加热至400℃，保温60s，得到室温组织包括铁素体、马氏体及残余奥氏体，如图1所示，并且马氏体呈板条状，如图2所示，奥氏体呈薄膜状，位于板条状马氏体之间，如图3所示。经性能检测，屈服强度647MPa，抗拉强度1013MPa，延伸率25%，残余奥氏体量为10.2%。

实施例2：

冷轧板化学成分，质量分数为C：0.21%，Mn：1.35%，Si:1.43%,S≤0.0044%，P≤0.01%，余量为Fe及不可避免杂质。将钢板加热至830℃，保温5min，淬火至250℃，保温10s，然后再加热至400℃，保温180s。与实施例1工艺相似，配分时间增长至180s，室温组织与图1类似。经性能检测，屈服强度619MPa，抗拉强度960MPa，延伸率24%，残余奥氏体量为6.8%。

实施例3：

冷轧板化学成分，质量分数为C：0.20%，Mn：1.84%，Si:1.51%,S≤0.0052%，P≤0.01%，余量为Fe及不可避免杂质。将钢板加热至850℃，保温5min，淬火至280℃，保温20s，然后再加热至400℃，保温180s。经性能检测，屈服强度600MPa，抗拉强度985MPa，延伸率22%，残余奥氏体量为8.7%。

实施例4：

冷轧板化学成分，质量分数为C：0.18%，Mn：1.80%，Si:1.4%,S≤0.01%，P≤0.01%，余量为Fe及不可避免杂质。将钢板加热至800℃，保温5min，淬火至240℃，保温10s，然后再加热至400℃，保温10s。经性能检测，屈服强度707MPa，抗拉强度1060MPa，延伸率25%，残余奥氏体量为7%。

Claims

1.一种冷轧相变诱导塑性钢的淬火配分生产方法，其特征包括以下几个步骤：

将冷轧板加热至750-850℃，使冷轧板部分奥氏体化；得到一部分铁素体和奥氏体，实现碳的第一次富碳，奥氏体中的碳含量大于原始成分中的碳含量；

将步骤1)中得到的工件以40-60℃/s冷速急冷至220-300℃，使步骤1)中的奥氏体部分转变为马氏体；

将步骤2)中得到的工件再加热到350-450℃，保温10-1000s；使碳从步骤2)中得到的马氏体向未转变奥氏体部分扩散，完成第二次富碳；

步骤3)完成后快速冷却至室温，得到铁素体、马氏体、残余奥氏体的复相组织。

2.根据权利要求1所述冷轧相变诱导塑性钢的淬火配分生产方法，其特征是步骤1)所述加热温度为A_c1-A_c3之间，保证得到部分铁素体，其中A_c1、A_c3点通过热膨胀实验得到。

3.根据权利要求1所述冷轧相变诱导塑性钢的淬火配分生产方法，其特征是步骤2)所述淬火温度介于M_s与M_f之间，M_f点通过热膨胀法测得，M_s点通过热膨胀法测得或者通过公式得到：M_s=539－423w(C)－30.4w(Mn)－7.5w(Si)，其中：w(i)为i元素的质量分数；具体淬火温度与马氏体量满足关系式：V_m=1-exp[-0.011(M_s-T_q)]，其中V_m 是马氏体量、M_s表示马氏体转变开始点、M_f表示马氏体转变结束点、T_q淬火温度。

4.如权利要求1所述冷轧相变诱导塑性钢的淬火配分生产方法，其特征是成分质量百分比为：C：1.5-2%，Si：1.0-1.5%，Mn：1.0-2.0%，Al≤0.8%，P≤0.001，S≤0.01%，其余为Fe及不可避免杂质。