CN102690936A - 提高含碳孪晶诱发塑性钢强度和屈强比的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高含碳孪晶诱发塑性钢的强度和屈强比的制备方法。属特种钢制备工艺技术领域。该方法是：将具有组成及重量百分比为：C0.3～0.80%，Si0.10～0.40%，Mn15.0～18.0%，Fe余量的中碳高锰孪晶诱发塑性钢在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1100～1150℃，终轧温度控制在850～1000℃，热轧至3mm厚，轧后空冷至室温。将热轧后的钢板再进行20%以上的冷轧变形，就可以获得抗拉强度大于1200MPa，屈强比大于0.7的超高强度孪晶诱发塑性钢。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高孪晶诱发塑性钢的屈服强度和抗拉强度的方法，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。
当钢中的锰含量超过18%wt（重量百分数）以后，经过水淬处理后，其室温可以获得全部的奥氏体。这类钢在拉伸过程中通过孪晶诱发塑性，使钢获得高的塑性，最高延伸率可以达到60%以上，远高于目前在汽车制造中所使用的超深冲钢的40%的延伸率，这类钢被称为孪晶诱发塑性（TWIP：Twinning Induced Plasticity）钢。早期，这类钢的碳含量极低，强度也比较低，抗拉强度一般不超过800MPa。同时，屈强比（屈服强度与抗拉强度的比值）也比较低，一般都低于0.5。为了提高TWIP钢的强度，人们提高了钢中的含碳量，发明了含碳量为0.6%wt左右的高强度TWIP钢，如含碳0.6%wt、含锰22%wt的高强度TWIP钢，其抗拉强度最高可以达到1000MPa左右。但是，这类钢的屈服强度一般低于500MPa，屈强比依然低于0.5，导致其应用受极大限制。如何进一步提高TWIP钢的屈服强度和抗拉强度，特别是提高TWIP钢的屈强比，目前尚未有可行的方法。为此，迫切需要发明一种提高TWIP钢强度和屈强比的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高TWIP钢强度和屈强比的方法。
本发明针对含碳的孪晶诱发塑性钢，发明一种提高其强度和屈强比的制备方法，其特征在于是有以下的过程：
a. 将具有如下的主要化学组成及重量百分比为：C 0.3～0.80%，Si 0.10～0.40%，Mn 15.0～18.0%，Fe 余量的中碳高锰孪晶诱发塑性钢在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1100-1150℃，终轧温度控制在850-1000℃，热轧至3mm厚，轧后空冷至室温。
b. 将热轧后的钢板再进行20%以上的冷轧变形，就可以获得抗拉强度大于1200MPa，屈强比大于0.7的超高强度孪晶诱发塑性钢。
本发明针对全奥氏体的TWIP钢，采用轧制的方法，通过不同变形量的预应变，使TWIP钢内部形成不同数量的形变孪晶，这些形变孪晶的存在，一方面提高了再次拉伸时新的形变孪晶形成的门槛值，从而有效的提高了TWIP钢的屈服强度；另一方面，预变形形成的形变孪晶分割了奥氏体晶粒，在再次拉伸时使得变形可以更均匀，内部的应力集中更不易快速增加，从而有效的提高了抗拉强度。由于屈服强度的大幅度提高，使得钢的屈强比也大幅度的提高。所以，本发明方法可以有效的提高TWIP钢的屈服强度、抗拉强度和屈强比。
附图说明
图1为本发明方法实施前后TWIP钢的XRD图。
图2为本发明方法实施前后TWIP钢的拉伸曲线图。
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
本实施例采用实验室制备的孪晶诱发塑性钢，其组成及重量百分含量为：C 0.8%，Si 0.3%，Mn18%，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1100～1150℃，终轧温度控制在850-1000℃，热轧至3mm厚，轧后空冷至室温。
采用本发明方法对热轧后钢板进行不同变形量的轧制预变形（冷轧变形），就获得了具有高强度和高屈强比的TWIP钢。表1是本发明方法实施前后TWIP钢的静态力学性能比较，可见当预变形量达到17%时，TWIP钢的性能为：屈服强度880MPa、抗拉强度1200MPa、延伸率39%、屈强比0.73。经过37%预变形后，TWIP钢的屈服强度和抗拉强度都超过1600MPa，屈强比近1。从而实现了TWIP钢的高强度和高屈强比。静态检测条件：应变速率为10-3s-1。
表1 本发明方法实施前后TWIP钢的静态力学性能
图1是本发明方法实施前后TWIP钢的X射线衍射(XRD)图，由衍射角标定出图中所有的衍射峰都属于奥氏体的衍射峰，说明本发明方法实施前后TWIP钢的组织都是全部的奥氏体。图2是本发明方法实施前后TWIP钢的拉伸曲线比较，说明由于本发明方法的实施导致TWIP钢的屈服强度、抗拉强度和屈强比都明显的提高。
Claims (1)
1.提高含碳孪晶诱发塑性钢的强度和屈强比的方法，其特征在于该方法具有以下工艺过程：
a. 将具有化学组成及重量百分比为：C 0.5～0.80%，Si 0.10～0.40%，Mn 15.0～20.0%，Fe为余量的中碳高锰孪晶诱发塑性钢在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1100～1150℃，终轧温度控制在850～1000℃，热轧至3mm厚，轧后空冷至室温；
b. 将热轧后的钢板再进行20%以上的冷轧变形，得到抗拉强度大于1200MPa，屈强比大于0.7的超高强度孪晶诱发塑性钢。
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2012
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