CN104532137B - 钼铬合金化的高强度高塑性高碳twip钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢及其制备方法，它是在Fe-Mn-C系TWIP钢的基础上通过提高含碳量，并把Mo、Cr作为合金元素加入钢中，使得高碳TWIP钢的铸态组织中产生较少的碳化物，在接进行热轧或冷轧前只需短时间的固溶处理，大大简化了生产工艺。
Description
技术领域
本发明属于合金钢领域，尤其涉及钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的不断发展，对汽车轻型化、节能和安全性的要求也越来越高，采用高强度钢板不但可以实现汽车的轻量化，同时还能提高汽车的被动安全性。近几十年来，汽车工业对钢板的要求是提高强度的同时具有良好的塑性，TWIP（TwinningInducedPlasticity，孪生诱发塑性）钢在保证强度的同时，具有良好的塑性，是目前汽车用钢板材料的研究重点。
目前已有的TWIP钢普遍含碳量都在0.10%以下，这些钢材的延伸率很好，但是屈服强度及抗拉强度比较低，为了提高TWIP钢的力学性能，增加含碳量是一种有效的办法，因此，含碳量在1.10%-1.50%的TWIP钢进行了相关的研究。如授权公告号为CN101956134B，专利名称为一种高强度、高塑性含铜高碳TWIP钢及其制备工艺，该专利中TWIP钢的铸造组织中含有大量的碳化物，因此在进行热轧或冷轧前需要在1000-1055℃的温度下进行4-5小时的固溶处理，然后水淬，以消除碳化物，无形中增加了生产成本，降低了生产效率。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢及其制备方法，它是在Fe-Mn-C系TWIP钢的基础上通过提高含碳量，并把Mo、Cr作为合金元素加入钢中，使得高碳TWIP钢的铸态组织中产生少量的碳化物，在进行热轧或冷轧前只需短时间的固溶处理即可。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢，其组分及重量百分比为：C：1.20%-1.40%，Mn：18.0%-22.0%，Cr：0.06%，Mo：0.60%-1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）将固溶处理过的铸件作为高强度高塑性的铸件直接使用。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）热轧：将上述固溶处理后的铸坯加热至1050℃后，在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，采用多道次轧制，每道次的轧制变形量为10%-20%，总轧制的变形量为80%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
所述的钼铬合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）冷轧：将上述固溶处理后的铸坯放在两辊轧机上进行多道次轧制，每道次的轧制变形量为5%-10%，总轧制的变形量为60%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。进一步的，冷轧后铸坯在1050℃的温度下进行再结晶退火，保温15分钟后水淬。
本发明采用以上技术方案，通过加入适量的钼，可以减少碳化物，提高合金铸态组织的塑性。因为，含钼碳化物在奥氏体晶界形核困难，生长速度缓慢，所以不易在晶界或晶内析出碳化物。钼还能够抑制和消除针片状碳化物的形成。同时钼固溶于奥氏体后，使奥氏体进一步合金化，能抑制过冷奥氏体分解。加入少量的铬，由于铬原子在奥氏体中扩散缓慢，与碳原子的交互作用使碳原子扩散速度降低，从而提高奥氏体的稳定性。因此，加入适量的钼和铬，可以减少碳化物的析出。本发明的TWIP钢的铸态组织中仅有少量碳化物析出，为了消除碳化物进行固溶处理的时间（在1050℃下）大约仅为相同含碳量其它TWIP钢的1/3-1/4，大大降低了生产成本，显著提高了生产效率。
本发明TWIP钢经过1050℃固溶处理，保温1.5小时后水淬制得的力学性能如下：抗拉强度790-940MPa，屈服强度440-540MPa，延伸率38%-57%。
本发明TWIP钢经过1050℃固溶处理，保温1.5小时后水淬，采用热轧（下压量80%）轧制后制得的力学性能如下：抗拉强度1150-1200MPa，屈服强度520-605MPa，延伸率48%-56%。
本发明TWIP钢经过1050℃固溶处理，保温1.5小时后水淬，采用冷轧（下压量60%）轧制后，经1050℃再结晶退火，保温15分钟后水淬制得的力学性能如下：抗拉强度950-1030MPa，屈服强度455-530MPa，延伸率45%-50%。
具体实施方式
本发明钼铬合金化高强度高塑性高碳TWIP钢，其组分及重量百分比为：C：1.20%-1.40%，Mn：18.0%-22.0%，Cr：0.06%，Mo：0.60%-1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）将固溶处理过的铸件作为高强度高塑性的铸件直接使用。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）热轧：将上述固溶处理后的铸坯加热至1050℃后，在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，采用多道次轧制，每道次的轧制变形量为10%-20%，总轧制的变形量为80%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
所述的钼铬合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）冷轧：将上述固溶处理后的铸坯放在两辊轧机上进行多道次轧制，每道次的轧制变形量为5%-10%，总轧制的变形量为60%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。进一步的，冷轧后铸坯在1050℃的温度下进行再结晶退火，保温15分钟后水淬。
实施例1：本发明钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢，其组分及重量百分比为：C：1.20%，Mn：20.7%，Cr：0.06%，Mo：0.95%，余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）将固溶处理过的铸件可以作为高强度高塑性的铸件直接使用。
上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度790MPa，屈服强度440MPa，延伸率57%。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）热轧：将上述固溶处理后的铸坯加热至1050℃后，在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，采用多道次轧制，每道次的轧制变形量为10%-20%，总轧制的变形量为80%，轧制后的厚度为1.0mm。
上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度1150MPa，屈服强度520MPa，延伸率56%。
所述的钼铬合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）冷轧：将上述固溶处理后的铸坯放在两辊轧机上进行多道次轧制，每道次的轧制变形量为5%-10%，总轧制的变形量为60%，轧制后的厚度为1.2mm。进一步的，冷轧后铸坯在1050℃的温度下进行再结晶退火，保温15分钟后水淬。
上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度950MPa，屈服强度455MPa，延伸率50%。
实施例2：本发明钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢，其组分及重量百分比为：C：1.28%，Mn：18.0%，Cr：0.06%，Mo：0.60%，余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）将固溶处理过的铸件可以作为高强度高塑性的铸件直接使用。
上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度940MPa，屈服强度540MPa，延伸率38%。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）热轧：将上述固溶处理后的铸坯加热至1050℃后，在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，采用多道次轧制，每道次的轧制变形量为10%-20%，总轧制的变形量为80%，轧制后的厚度为1.1mm。
上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度1200MPa，屈服强度605MPa，延伸率48%。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）冷轧：将上述固溶处理后的铸坯放在两辊轧机上进行多道次轧制，每道次的轧制变形量为5%-10%，总轧制的变形量为60%，轧制后的厚度为1.0mm。进一步的，冷轧后铸坯在1050℃的温度下进行再结晶退火，保温15分钟后水淬。
上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度1030MPa，屈服强度530MPa，延伸率45%。
实施例3：本发明钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢，其组分及重量百分比为：C：1.40%，Mn：22.0%，Cr：0.06%，Mo：1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）将固溶处理过的铸件可以作为高强度高塑性的铸件直接使用。
上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度852MPa，屈服强度507MPa，延伸率48%。
所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）热轧：将上述固溶处理后的铸坯加热至1050℃后，在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，采用多道次轧制，每道次的轧制变形量为10%-20%，总轧制的变形量为80%，轧制后的厚度为1.2mm。
上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度1180MPa，屈服强度580MPa，延伸率52%。
所述的钼铬合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）冷轧：将上述固溶处理后的铸坯放在两辊轧机上进行多道次轧制，每道次的轧制变形量为5%-10%，总轧制的变形量为60%，轧制后的厚度为1.1mm。进一步的，冷轧后铸坯在1050℃的温度下进行再结晶退火，保温15分钟后水淬。
上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度983MPa，屈服强度506MPa，延伸率47%。
Claims (3)
1.钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，其特征在于：所述TWIP钢的组分及重量百分比为：C：1.20%-1.40%，Mn：18.0%-22.0%，Cr：0.06%，Mo：0.60%-1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质；该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）热轧：将上述固溶处理后的铸坯加热至1050℃后，在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，采用多道次轧制，每道次的轧制变形量为10%-20%，总轧制的变形量为80%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
2.钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，其特征在于：所述TWIP钢的组分及重量百分比为：C：1.20%-1.40%，Mn：18.0%-22.0%，Cr：0.06%，Mo：0.60%-1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质；该制备方法包括以下步骤：
1）熔炼：将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；
2）固溶处理：将上述铸坯加热到1050℃进行固溶处理，保温1.5小时后，水淬；
3）冷轧：将上述固溶处理后的铸坯放在两辊轧机上进行多道次轧制，每道次的轧制变形量为5%-10%，总轧制的变形量为60%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
3.如权利要求2所述的钼铬合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，其特征在于：冷轧后铸坯在1050℃的温度下进行再结晶退火，保温15分钟后水淬。
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