CN103695765A

CN103695765A - 一种高强度高塑性冷轧中锰钢及其制备方法

Info

Publication number: CN103695765A
Application number: CN201310681656.XA
Authority: CN
Inventors: 蔡志辉; 丁桦; 英钲艳; 辛啟斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-04-02

Abstract

本发明公开了一种抗拉强度1000MPa以上，总延伸率60%以上，强塑积约60GPa%以上的冷轧中锰TRIP（Transformation Induced Plasticity）钢及其制备方法，属于高强度高塑性冷轧钢技术领域。该冷轧中锰TRIP钢的化学成分按重量百分比分别为含C0.15～0.20%，Mn8.0～11.0%，A13.0～4.0%，Nb0～0.040%，余量为Fe及杂质。该冷轧TRIP钢的制备方法包括冶炼、锻造、热轧、轧后热处理、酸洗、冷轧和轧后热处理。该冷轧TRIP钢强度高，塑性好，且轧后热处理工艺较简单，是新一代的理想汽车用钢。

Description

一种高强度高塑性冷轧中锰钢及其制备方法

技术领域

本发明属于高强度高塑性冷轧钢技术领域，特别涉及一种高强度高塑性冷轧中锰钢及其制备方法。

背景技术

由于汽车行业节能、环保和安全性的要求不断提高，许多机构致力于开发新一代轻质高强汽车用钢。强塑积是衡量汽车用钢性能的一个重要指标。第一代汽车用钢强塑积较低，一般均≤25GPa%；第二代汽车用钢则由于合金含量过多而导致成本过高，且工艺性能较差；正是因为存在这些不利条件使得这两代汽车用钢在使用上均存在隐患或受到限制。近年来，许多学者加大了对锰含量为4～10%中锰TRIP（Transformation Induced Plasticity）钢的研究，此类用钢强塑积一般≥30GPa%，且合金含量不高，因而被认定为是一种比较理想的新一代汽车用钢。

典型的硅锰系TRIP钢含有1.0～2.0%的硅，硅的存在有利于抑制渗碳体的析出，从而提高奥氏体的碳含量，但硅含量过高会降低TRIP钢的表面质量和焊接性能。铝的作用与硅类似，且铝的添加不会恶化镀覆性能，因此铝可以作为硅的替代元素。另外，铝的添加会促使δ铁素体形成，有利于材料塑性的提高。微合金元素Nb的加入对晶粒细化、强化基体起着显著的作用，使工艺控制变得较容易，能够在韧性不明显下降的情况下进一步增加钢的强度。

生产TRIP钢典型的工艺路线主要分为热轧和冷轧热处理两种。近二十来，国内外学者的研究领域主要集中在冷轧TRIP钢的轧后热处理。常规冷轧TRIP钢的热处理工艺为临界退火和贝氏体等温转变；对于中锰TRIP钢，通常先把冷轧板完全奥氏体化后淬火得到马氏体，然后在两相区长时间保温，通过逆相变得到奥氏体，然后空冷。这两种热处理工艺操作不便，耗能较大，不利于工业化生产，且不适于本发明的冷轧TRIP钢。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种冷轧中锰TRIP钢钢种及其制备方法。

本发明的冷轧TRIP钢的成分按重量百分比分别为含C=0.15～0.20%，Mn=8.0～11.0%，A1=3.0～4.0%，Nb=0～0.040%，余量为Fe及杂质。

本发明的冷轧TRIP钢板的制备方法按以下步骤进行:

（1）、将中锰钢冶炼成钢锭，其成分按重量百分比分别为含C=0.15～0.20%、Mn=8.0～11.0%、A1=3.0～4.0%、Nb=0～0.040%、余量为Fe及杂质，将该钢锭加热至1200℃，保温2h，锻造成钢坯；

（2）、将钢坯放入高温炉内从室温加热到1200℃，保温2h，经过6-8道次热轧成厚度为4mm的薄板，初轧温度为1150℃，终轧温度不低于850℃，随后空冷到室温；

（3）、轧后热处理：将热轧板在775℃的加热炉中保温1h，快速水冷至室温；将淬火后的钢板在200℃回火20min后空冷至室温；

（4）、酸洗：用1:3的盐酸和水对热处理后的钢板进行酸洗；

（5）、冷轧：将酸洗后的钢板在冷轧机上冷轧至所需板材最终厚度的冷轧板；

（6）、轧后热处理：将冷轧板在750℃的加热炉中保温6min，再次水冷至室温。

本发明对热轧板的轧后热处理主要是为了获得大量的奥氏体，使钢板具有好的塑性，防止冷轧开裂。并且，本发明提供的冷轧板轧后热处理工艺相对其他冷轧中锰TRIP钢简单，易于实现工业化生产。通过该热处理工艺保证了冷轧钢板兼有高的强度和好的塑性，从而获得优秀的强塑积。

经检测，依靠上述方法制得的冷轧中锰TRIP钢轧板的屈服强度为650～700MPa，抗拉强度为1000～1050MPa，总延伸率为60～65%，强塑积达到60GPa%以上。

具体实施方式

实施例

将中锰钢冶炼成钢锭，其成分按重量百分比为含C=0.18%，Mn=10.62%，A1=4.06%，Nb=0.025%，余量为Fe及杂质，将该钢锭加热至1200℃，保温2h，锻造成截面积为100mm×30mm的钢坯。

将钢坯放入高温炉从室温加热到1250℃，保温2h，经过6-8道次热轧成厚度为4mm的薄板，初轧温度为1150℃，终轧温度不低于850℃，随后空冷到室温。

轧后热处理：将热轧板在775℃的加热炉中保温1h，快速水冷至室温；将淬火后的钢板在200℃回火20min后空冷至室温。

酸洗：用1:3的盐酸和水对热处理后的钢板进行酸洗。

冷轧：将酸洗后的钢板在冷轧机上冷轧至厚度为1mm。

轧后热处理：将冷轧板在750℃的加热炉中保温6min，水冷淬火至室温。

根据GB/T228-2002“金属材料室温拉伸试验方法”将热处理后的钢加工成拉伸试样，设定拉伸速度3mm/min，拉伸前先固定好电子引伸计，拉伸过程由计算机程序自动控制。

沿轧制方向切取试样，将切下的试样用砂纸进行磨光；然后在电解抛光机上抛光，抛光液为40mL高氯酸、600mL酒精和20mL蒸馏水的混合溶液，抛光电压为30V，抛光时间50s。试样在腐蚀之前先将试样表面用无水乙醇冲洗，防止抛光磨料和杂质残留于试样表面。之后，用吹风机吹干，随后进行腐蚀。本钢板采用的腐蚀剂为25%亚硫酸氢钠水溶液。用场发射电子探针观察冷轧钢的组织，发现有大量的奥氏体生成；对试样的力学性能进行全面测试，其结果如表1所示。

表1试样的力学性能

本发明实例中提供的中锰冷轧TRIP钢，锰含量为10.62%，保证了大量奥氏体的生成；0.025%微合金元素铌的加入，使材料的强度得到进一步的提高。另一方面，本发明实例中对热轧态钢板采用淬火-回火的工艺，使钢板获得大量稳定的奥氏体，避免了冷轧过程中的开裂。从表1中可知，本发明案例中的中锰冷轧TRIP钢在750℃水冷淬火后能获得优秀的力学性能组合，即强塑积高于60GPa%。

以上所述的具体实施例对本发明的技术方案、实施方式和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高强度高塑性冷轧中锰TRIP钢，其特征在于，其化学成分按重量百分比分别为含C=0.15～0.20%，Mn=8.0～11.0%，A1=3.0～4.0%，Nb=0～0.040%，余量为Fe及杂质。

2.一种高强度高塑性冷轧中锰TRIP钢的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）将中锰钢冶炼成钢锭，其成分按重量百分比分别为含C=0.15～0.20%、Mn=8.0～11.0%、A1=3.0～4.0%、Nb=0～0.040%、余量为Fe及杂质；将该钢锭加热至1200℃，保温2h，锻造成钢坯；

（2）将钢坯放入高温炉内从室温加热到1250℃，保温2h，经过6-8道次热轧成厚度为4mm的薄板，初轧温度为1150℃，终轧温度不低于850℃，随后空冷到室温；

（3）将热轧板在775℃的加热炉中保温1h，快速水冷至室温；将淬火后的钢板在200℃回火20min后空冷至室温；

（4）用1:3的盐酸和水对热处理后的钢板进行酸洗；

（5）将酸洗后的钢板在冷轧机上冷轧至所需板材最终厚度的冷轧板；

（6）将冷轧板在750℃的加热炉中保温6min，再次水冷至室温。