CN103820613A - 一种C-Mn-Al系TRIP590钢的Q&P热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料热处理技术领域，特别涉及一种C-Mn-Al系TRIP590钢的Q&P的热处理方法。本发明是将经过前处理的TRIP590冷轧钢板，于1000-1150℃保温2-5min，保温结束后钢板迅速冷却至200-220℃保温10-30s，淬火后再快速加热到350-370℃进行配分，控制配分时间在30-60s之间，最后进行水淬，得到强塑积21000-22000MPa%、延伸率达到22.0-23.0%的高强塑积汽车用TRIP590钢。本发明技术方案的整个热处理流程时间短，而且奥氏体化制度温度较低，这样就降低了加热温度，节省了热处理时间，相比其他热处理工艺可以大幅度地提高钢的生产效率高并且节约成本，在工业生产上有更好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于材料热处理技术领域，特别涉及一种C-Mn-Al系TRIP590钢的Q&P的热处理方法。
背景技术
当今世界，汽车与人们的生活已密不可分，但使用汽车带来的高能耗、高污染问题也随之出现。随着人们对环保、资源和能源的重视不断加强。人们迫切的需要汽车实现轻量化。
实现汽车轻量化的主要方法是降低钢板的厚度，但对于采用传统工艺成产出的汽车用板材钢，降低钢板厚度会两大缺点，无法满足生产要求。第一，传统塑性好的钢材的强度不足，随着钢板厚度的降低，汽车的抗变形能力变差，汽车的安全性能得不到保证；第二，传统强度高的钢材塑性太差，给汽车生产成型过程带来了极大的困难。
Q&P（Quenching and Partitioning）热处理工艺后生产出来的钢是一种新型的高强度高塑韧性的马氏体钢，属第三代高强钢，与传统钢材相比具有优异的强度和塑性综合性能，作为汽车结构用钢可大大减低汽车重量，增强车体抵抗撞击的能力，提高运行安全性，具有很好的发展前景。
Q&P热处理的母材一般为C-Mn-Al系和C-Mn-Si系的钢，其中C-Mn-Al系的钢由于Al元素的大量加入可以进一步降低钢的质量，应用于汽车结构钢上可以达到节能减排的目的。TRIP590钢属于C-Mn-Al系钢的一种，这种钢被广泛应用于Q&P热处理钢的母材。
然而以TRIP590钢作为母材经Q&P热处理工艺生产出来的钢，目前其强塑积都小于20000MPa%，说明现有的Q&P热处理工艺参数值尚不能达到一个令人满意效果，其中涉及到的工艺参数还不能合理地相互配合，因此，Q&P热处理工艺参数仍需要不断摸索。
发明内容
针对现有技术中热处理工艺存在的欠缺，本发明提供一种C-Mn-Al系TRIP590钢的Q&P的热处理方法，目的是通过奥氏体化、淬火、配分制度合理的相互配合，生产出具有更高强塑积的C-Mn-Al系钢。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）奥氏体化：将经过前处理的C-Mn-Al系TRIP590冷轧钢板，于1000-1150℃保温2-5min；
（2）淬火：保温结束后钢板迅速淬火冷却至200-220℃保温，10-30s；
（3）配分：淬火后再快速加热到350-370℃进行配分，控制配分时间在30-60s之间，最后进行水淬，得到强塑积21000-22000MPa%、延伸率达到22.0-23.0%的高强塑积汽车用TRIP590钢。
所述的前处理是将TRIP590冷轧钢板除锈去油，清洗干净，以避免热处理过程中的受热不均。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明技术方案中奥氏体制度的选择与奥氏体、铁素体体积分数的对应关系，选取两相区奥氏体化制度，以实现奥氏体与铁素体体积分数的合理分配从而获得较高的强塑积，最终确定奥氏体化温度在1000℃-1150℃之间，奥氏体化时间在2-5min之间，奥氏体化后马上淬火；
淬火制度的选择对奥氏体向马氏体转化程度有很大影响，选取合适的淬火制度，能够获得比较适当的奥氏体与马氏体体积比，本发明是将奥氏体化后的拉伸试样迅速放入盐浴中淬火，淬火温度在200℃-220℃之间，保温时间在10s-30s之间。淬火制度完成后马上进行配分处理；
由于配分制度的合理选择能够使碳原子大量有效地富集到奥氏体中，又可以防止碳化物的大量析出，最终使材料获得大量的残余奥氏体，从而通过残余奥氏体的TRIP效应提高材料的强塑积，将淬火后的试样迅速放入盐浴中配分，配分温度在350℃-370℃之间，配分时间在30s-60s之间，最终得到高强塑积的汽车用钢。
本发明中的热处理工艺，就是通过奥氏体化、淬火、配分制度的合理选择及相互配合尽量大的提高钢中残余奥氏体的含量，从而通过残余奥氏体的TRIP效应大幅提高钢的强塑积。相比以往的Q&P热处理制度，本发明中的奥氏体化、淬火、配分制度配合在一起后，产生的综合性能更好，能更大幅度的提高材料中的残余奥氏体含量，从而大幅度提高材料的强塑积，比以往工业Q&P热处理生产出的钢强塑积高，达到21000MPa%-22000MPa%，其中的延伸率可以达到23%左右，这是采用标准国标拉伸试样测得的，数值可靠，这样的延伸率可以大幅的提升钢的成型性能，因而对于汽车用钢而言极具发展前景。
而且，本发明技术方案的整个热处理流程时间短，而且奥氏体化制度温度较低，这样就降低了加热温度，节省了热处理时间。这样相比其他热处理工艺可以大幅度地提高钢的生产效率高并且节约成本，在工业生产上有更好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1热处理方法得到的TRIP590钢的X射线衍射（XRD）图；
图2是本发明实施例1热处理方法得到的TRIP590钢的TEM图；
图3是本发明实施例1热处理方法得到的TRIP590钢的扫描透射电子显微镜（STEM）图。
具体实施方式
本发明实施例中是将热处理得到的钢板按照GB/T228-2010制成标距为20mm的标准拉伸试样，利用SANS-CMT5105电子万能试验机、采用横梁位移速率控制模式在室温下以2mm/min的速率对钢板试样进行拉伸试验，测试其抗拉强度、延伸率和强塑积，每实施例取3个样品，结果取平均值，以保证实验数据的可靠性。
实施例1
将C-Mn-Al系TRIP590冷轧钢板除锈去油，清洗干净洗净，以避免热处理过程中的受热不均。
（1）奥氏体化：将经过前处理的TRIP590冷轧钢板，于1080℃保温3min；
（2）淬火：保温结束后迅速冷却至200℃保温25s；
（3）配分：淬火后再快速加热进行配分，控制配分温度在370℃，配分时间为45s，最后进行水淬，得到性能强化的钢，其XRD图如图1所示，由计算公式得出残余奥氏体的体积分数为16%以上；其TEM图如图2所示，从TEM图片中也可看出大量薄膜状分布与马氏体板条间的残余奥氏体；其STEM图如图3所示，从STEM图上可以看出配分后C和Al元素在奥氏体与中富集，奥氏体周围的马氏体区域C、Al浓度显著降低。Mn和Fe元素在整个配分过程中没有出现富集现象，均为均匀分布在奥氏体和马氏体基体中。
经检测，其抗拉强度为970MPa，断后延伸率为22.0%，强塑积达21340MPa%，远高于一般以TRIP590为母材经Q&P处理的生产出来的钢。
实施例2
将C-Mn-Al系TRIP590冷轧钢板除锈去油，清洗干净洗净，以避免热处理过程中的受热不均。
（1）奥氏体化：将经过前处理的TRIP590冷轧钢板，于1150℃保温2min；
（2）淬火：保温结束后迅速冷却至210℃保温30s；
（3）配分：淬火后再快速加热进行配分，控制配分温度在350℃，配分时间60s，最后进行水淬，得到性能强化的钢。
经检测，其抗拉强度为967MPa，断后延伸率为22.5%，强塑积达21757MPa%，远高于一般以TRIP590为母材经Q&P处理的生产出来的钢。
实施例3
将C-Mn-Al系TRIP590冷轧钢板除锈去油，清洗干净洗净，以避免热处理过程中的受热不均。
（1）奥氏体化：将经过前处理的TRIP590冷轧钢板，于1000℃保温5min；
（2）淬火：保温结束后迅速冷却至220℃保温10s；
（3）配分：淬火后再快速加热进行配分，控制配分温度在360℃，配分时间30s，最后进行水淬，得到性能强化的钢。
经检测，其抗拉强度为970MPa，断后延伸率为22.2%，强塑积达21534MPa%，远高于一般以TRIP590为母材经Q&P处理的生产出来的钢。
Claims (2)
1.一种C-Mn-Al系TRIP590钢的的Q&P的热处理方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）奥氏体化：将经过前处理的C-Mn-Al系TRIP590冷轧钢板，于1000-1150℃保温2-5min；
（2）淬火：保温结束后钢板迅速淬火冷却至200-220℃，保温10-30s；
（3）配分：淬火后再快速加热到350-370℃进行配分，控制配分时间在30-60s之间，最后进行水淬，得到强塑积21000-22000MPa%、延伸率达到22.0-23.0%的高强塑积汽车用C-Mn-Al系TRIP590钢。
2.根据权利要求1所述的一种C-Mn-Al系TRIP590钢的的Q&P的热处理方法，其特征在于所述的前处理是将TRIP590冷轧钢板除锈去油，清洗干净。
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