CN102330019A

CN102330019A - 含钒低碳高强度高塑性的孪晶诱发塑性钢的制备方法

Info

Publication number: CN102330019A
Application number: CN201110332798A
Authority: CN
Inventors: 史文; 李麟; 周扬; 曾敬山; 阎琦; 符仁钰
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明涉及一种具有低的氢敏感性的含钒高强度高塑性的无需水韧处理的热轧孪晶诱发塑性钢的制备方法。属特种钢制备工艺技术领域。本发明一种含钒高强度高塑性的孪晶诱发塑性钢，其特征在于具有如下的化学组成及重量百分比：C0.6～0.80%，Si0.10～0.40%，Mn15.0～18.0%，V0.15～0.25%，Fe余量。将具有上述组成的钢坯经热轧，制成厚度为1.5—3.5mm的钢板，热轧终轧温度850-900℃，轧后空冷至室温。即可得到具有低的氢敏感性的高强度高塑性的无需水韧处理的热轧低碳孪晶诱发塑性钢。发明钢的抗拉强度大于1000MPa，延伸率大于40%。

Description

含钒低碳高强度高塑性的孪晶诱发塑性钢的制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有低的氢敏感性的含钒高强度高塑性的无需水韧处理的热轧孪晶诱发塑性钢的制备方法。属特种钢制备工艺技术领域。

背景技术

由于能源和环境问题而引起了汽车业减轻车重的变革，人们开始用高强度钢（HSS，High Strength Steel）来替代软钢，这种替代可有效降低车重和油耗，并不降低安全可靠性。

孪晶诱发塑性（TWIP：Twinning Induced Plasticity）钢由于其独特的强韧化机制，即通过形变过程中产生的形变孪晶来诱发塑性，同时形变产物又增强了材料强度，可使材料同时具有高的强韧性，被共认为新一代汽车用高强度钢。

TWIP钢成分设计要求是，使其在形变过程中产生孪晶，抑制马氏体相变，从而产生TWIP效应。层错能是TWIP钢产生TWIP效应的主要因素，当层错能介于25mJ/m²~80mJ/m²时，易于发生TWIP效应，通过形变过程中孪晶的形成来推迟钢的颈缩，达到高的塑性。

常规TWIP钢的制备都是要经过水韧处理的，即把冷轧或热轧后的TWIP钢再加热到1000C以上，保温一定时间后淬水，这样才能使TWIP钢在变形过程中具有TWIP效应。水韧处理使得TWIP钢的应用受到限制。另外，常规TWIP钢都具有较高的氢敏感性，导致延迟断裂的发生，使其无法实际应用。为此需要发明一种低的氢敏感性的无需水韧处理的高强度TWIP钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含钒低碳高强度高塑性的无需水韧处理的并具有低的氢敏感性的热轧低碳孪晶诱发塑性钢的制备方法。

本发明一种含钒高强度高塑性的孪晶诱发塑性钢，其特征在于具有如下的化学组成及重量百分比：C 0.6～0.80%，Si 0.10～0.40%，Mn 15.0～18.0%，V 0.15～0.25%，Fe 余量。

本发明一种含钒低碳高强度高塑性的孪晶诱发塑性钢的制备方法，其特征在于是有以下的过程和步骤：

a. 按上述配方进行原料配合，将所得配合料按常规工艺放在真空感应炉内进行冶炼，冶炼温度1400℃以上，在冶炼过程中充入氩气保护，然后进行模铸或连铸；

b. 模铸脱模后，将铸锭再加热至1200～1250℃进行反复锤打，形成一定厚度的锻造坯；

c. 将上述锻造坯或连铸坯再加热至1200℃，并保温半小时；

d. 然后进行热轧，热轧的初轧温度为1100～1200℃，终轧温度为850～900℃，将钢坯热轧至1.5～2mm厚；

e. 将热轧后的钢坯在空气中冷却，冷却至室温，得到高强度高塑性的含钒低碳孪晶诱发塑性钢。

本发明的TWIP钢含有一定量的碳、硅、锰和钒，其中的钒元素形成弥散分布的碳化物，每一个碳化物都是氢的聚集处，若碳化物弥散分布，可使每个碳化物处聚集的氢原子数量下降，从而降低了氢对钢性能造成的危害。同时，弥散分布的碳化物对强度也有贡献。由于钒降低奥氏体的层错能，不利于TWIP效应，所以，发明钢中的钒含量不能太高，为0.15～0.25%。钢中的碳和硅主要用于提高钢的强度。较高的硅将导致层错能下降，不利于TWIP效应，同时还将导致焊接性下降、表面质量下降等问题，故发明钢的硅含量小于0.5%。发明钢的碳含量为0.6~0.8%，一方面是为了提高强度，另一方面是减少锰的含量，因为碳和锰都提高层错能。通过碳、锰成分的配合，使钢的层错能在20mJ/m²左右，并使钢的奥氏体具有一定的稳定性，这样当钢热轧后空冷就可以获得全部的奥氏体，在变形过程中奥氏体主要发生诱发机械孪晶，使钢具有高的塑性。发明的含钒TWIP钢具有1000MPa以上的抗拉强度、40%以上的延伸率，无需水韧处理。

附图说明

图1为本发明钢热轧后的XRD图。

图2为本发明钢与对比钢在不同环境气氛下的拉伸曲线比较图。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例1

本实施例采用的含钒高强度高塑性的孪晶诱发塑性钢的组成及其重量百分含量为：C 0.8%，Si 0.3%，Mn18%，V 0.2%，Fe 余量。其制备过程如下：在50kg真空感应炉内进行冶炼，冶炼过程中充氩气保护，然后进行模铸。脱模后，铸锭再被加热至1200℃以上进行反复锤打，成25mm厚的锻造坯。锻造坯再被加热至1200℃，保温半小时后进行热轧，热轧的初轧温度控制在1100～1200℃，终轧温度控制在850-900℃，热轧至1.5-2mm厚，轧后空冷至室温。即可得到具有低的氢敏感性的高强度高塑性的无需水韧处理的热轧低碳孪晶诱发塑性钢。

热轧空冷后发明钢静态力学性能值如表1。静态检测条件：应变速率为10^-3s^-1。

表1 热轧空冷后发明钢静态力学性能

试样	屈服强度σ_S（MPa）	抗拉强度σ_b（Mpa)	延伸率δ(%)
				1#	643	1110	58
2#	652	1130	64

热轧后发明钢的组织全部为奥氏体相，其XRD结果如图1所示。图2是发明钢与对比钢在不同气氛环境下的应力应变曲线的比较，对比钢的成分为：C 0.8%，Si 0.3%，Mn18%，Fe 余量，与发明钢相比其它成分都一样，但是不含钒，制备方法也与发明钢一样。比较可见，对比钢在高纯氢环境下进行拉伸时，塑性明显下降；发明钢在高纯氢环境和真空环境下进行拉伸，塑性基本不变，说明发明钢具有低的氢敏感性。结果表明，本发明方法制得的含钒高强度高塑性的热轧低碳孪晶诱发塑性钢具有低的氢敏感性和具有高的强度、塑性，且无需水韧处理。

图1为本发明钢热轧后的XRD图，由2theta角标定后图中所有的衍射峰都属于奥氏体的衍射峰，说明本发明钢热轧空冷后的组织都是奥氏体。图2为本发明钢与对比钢在不同环境气氛下的拉伸曲线比较图，对比钢在高纯氢环境下进行拉伸时，塑性明显下降；发明钢在高纯氢环境和真空环境下进行拉伸，塑性基本不变，说明发明钢具有低的氢敏感性。

Claims

1.一种含钒低碳高强度高塑性的孪晶诱发塑性钢，其特征在于具有如下的化学组成及重量百分比：C 0.6～0.80%，Si 0.10～0.40%，Mn 15.0～18.0%，V 0.15～0.25%，Fe 余量。

2.一种含钒低碳高强度高塑性的孪晶诱发塑性钢的制备方法，其特征在于是有以下的过程和步骤：

a.按上述配方进行原料配合，将所得配合料按常规工艺放在真空感应炉内进行冶炼，冶炼温度1400℃以上，在冶炼过程中充入氩气保护，然后进行模铸或连铸；

b.模铸脱模后，将铸锭再加热至1200～1250℃进行反复锤打，形成一定厚度的锻造坯；

c.将上述锻造坯或连铸坯再加热至1200℃，并保温半小时；

d.然后进行热轧，热轧的初轧温度为1100～1200℃，终轧温度为850～900℃，将钢坯热轧至1.5～2mm厚；

e.将热轧后的钢坯在空气中冷却至室温，最终得到高强度高塑性的无需水韧处理的含钒低碳孪晶诱发塑性钢。