CN104561770A - 钼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作为合金元素加入钢中，使得高碳TWIP钢的铸态组织中不会产生碳化物，因而无需经过固溶处理而直接进行热轧或冷轧加工。本发明的高碳TWIP钢的铸态室温组织为完全的奥氏体组织，具有优良的力学性能和塑性。本发明的高碳TWIP钢在铸态下，其抗拉强度为810-890MPa，屈服强度为398-440MPa，延伸率为45%-60%。热轧（下压量75%-80%）加工后，其抗拉强度为990-1050MPa，屈服强度为535-580MPa，延伸率为50%-60%。冷轧（下压量55%-60%）加工后，经过1000-1050℃保温10-20分钟退火后水淬，其抗拉强度为955-1000MPa，屈服强度为405-480MPa，延伸率为67%-75%。

Description

钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢及其制备方法
技术领域
本发明属于合金钢领域，尤其涉及钼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（Twinning Induced Plasticity，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，对含碳量在0.50%-1.00%的TWIP钢进行了相关的研究。
现有含碳量在0.50%-1.00%TWIP钢的铸态组织中都含有大量的碳化物，这些碳化物的存在会严重降低钢材的塑性，其延伸率一般在10%-20%甚至更低，无法直接进行冷轧或热轧加工。这些碳化物的存在也会降低高碳TWIP钢的力学性能。为了消除碳化物对高碳TWIP钢力学性能及塑性的不良影响，需要在1050-1150℃的温度下进行长时间的固溶处理，然后进行水淬以消除碳化物。此外，在热轧过程中如果采用自然冷却方式或者其它降温速度比较慢的冷却方式，高碳TWIP钢中也会析出碳化物，从而降低TWIP钢的力学性能及塑性。因此，热轧后的钢材必须再次加热到1050-1150℃进行长时间的固溶处理后水淬，以消除在热轧过程中析出的碳化物。
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，使得TWIP钢具有良好的抗拉强度和塑性。同时，把Mo作为合金元素加入高碳TWIP钢中，使得高碳TWIP钢的铸态组织中不会产生碳化物，因而无需经过固溶处理可以直接进行热轧或冷轧加工，以简化生产工艺，提高生产效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
钼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：0.60%-0.80%，Mn：18.0%-22.0%，Si：0.14%-0.20%，Mo：0.60%-1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯作为具有高强度高塑性的铸件直接使用。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯经热轧后即制得所述TWIP钢。
所述热轧的工艺为：将上述铸坯加热至1000-1050℃后，直接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75%-80%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯在铸态下直接经冷轧后即制得所述TWIP钢。
所述冷轧的工艺为：直接将上述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55%-60%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
进一步的，冷轧后的铸坯在1000-1050℃的温度下进行再结晶退火，保温10-20分钟后水淬。
本发明采用以上技术方案，通过加入适量的钼，可以避免在高碳TWIP钢的铸态组织中产生碳化物，使高碳TWIP铸坯具有良好的塑性。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，提高奥氏体的稳定性。因此，本发明的高碳TWIP钢的铸态室温组织为完全的奥氏体组织，具有优良的力学性能和塑性。本发明铸态高碳TWIP钢试样的力学性能如下：抗拉强度为810-890MPa，屈服强度为398-440 MPa，延伸率为45%-60%。
另外，由于本发明的高碳TWIP钢铸态组织中不含有碳化物，无需经过固溶处理可以直接进行热轧或冷轧加工。而且经过热轧加工后的高碳TWIP钢无需再经固溶处理就可以直接使用，有利于简化生产工艺，提高生产效率。
本发明高碳TWIP钢采用热轧（下压量75%-80%）加工制得试样的力学性能如下：抗拉强度为990-1050MPa，屈服强度为535-580MPa，延伸率为50%-60%。
本发明高碳TWIP钢采用冷轧（下压量55%-60%）加工后，经过1000-1050℃保温10-20分钟退火后水淬制得试样的力学性能如下：抗拉强度为955-1000MPa，屈服强度为405-480MPa，延伸率为67%-75%。
具体实施方式
本发明钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢，其组分及重量百分比为：C：0.60%-0.80%，Mn：18.0%-22.0%，Si：0.14%-0.20%，Mo：0.60%-1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯作为具有高强度高塑性的铸件直接使用。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯经热轧后即制得所述TWIP钢。
所述热轧的工艺为：将上述铸坯加热至1000-1050℃后，直接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75%-80%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯在铸态下直接经冷轧后即制得所述TWIP钢。
所述冷轧的工艺为：直接将上述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55%-60%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
进一步的，冷轧后的铸坯在1000-1050℃的温度下进行再结晶退火，保温10 -20分钟后水淬。
实施例1：钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢，其组分及重量百分比为：C：0.60%，Mn：20.0%，Si：0.15%，Mo：0.60%，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯作为具有高强度高塑性的铸件直接使用，其抗拉强度为810MPa，屈服强度为440 MPa，延伸率为45%。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯经热轧后即制得所述TWIP钢。
所述热轧的工艺为：将上述铸坯加热至1000℃后，直接在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，总轧制的变形量为80%，采用多道次轧制完成上述总变形量，每道次的轧制变形量为15%-20%，轧制后的厚度为1.0mm。上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度990MPa，屈服强度535MPa，延伸率50%。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯在铸态下直接经冷轧后即制得所述TWIP钢；
所述冷轧的工艺为：直接将上述铸态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，冷轧后的铸坯在1000℃的温度下进行再结晶退火，保温20分钟后水淬。采用上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度955MPa，屈服强度405MPa，延伸率67%。
实施例2：钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢，其组分及重量百分比为：C：0.62%，Mn：20%，Si：0.14%，Mo：0.84%，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯作为具有高强度高塑性的铸件直接使用，其抗拉强度为890MPa，屈服强度为405 MPa，延伸率为60%。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯经热轧后即制得所述TWIP钢；
所述热轧的工艺为：将上述铸坯加热至1050℃后，直接在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，总轧制的变形量为80%，采用多道次轧制完成上述总变形量，每道次的轧制变形量为10%-20%，轧制后的厚度为1.0mm。上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度1050MPa，屈服强度575MPa，延伸率54%。
上述钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯在铸态下直接经冷轧后即制得所述TWIP钢；
所述冷轧的工艺为：直接将上述铸态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，冷轧后的铸坯在1050℃的温度下进行再结晶退火，保温10分钟后水淬。采用上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度970MPa，屈服强度435MPa，延伸率75%。
实施例3：钼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：0.71%，Mn：22.0%，Si：0.20%，Mo：1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯作为具有高强度高塑性的铸件直接使用，其抗拉强度为860MPa，屈服强度为400 MPa，延伸率为60%。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯经热轧后即制得所述TWIP钢；
所述热轧的工艺为：将上述铸坯加热至1030℃后，直接在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，总轧制的变形量为75%，采用多道次轧制完成上述总变形量，每道次的轧制变形量为15%-20%，轧制后的厚度为1.2mm。上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度1000MPa，屈服强度580MPa，延伸率55%。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯在铸态下直接经冷轧后即制得所述TWIP钢；
所述冷轧的工艺为：直接将上述铸态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55%，轧制后的厚度为1.2mm。
进一步的，冷轧后的铸坯在1030℃的温度下进行再结晶退火，保温15分钟后水淬。采用上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度983MPa，屈服强度480MPa，延伸率70%。
实施例4：钼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：0.80%，Mn：18.0%，Si：0.15%，Mo：1.00%，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯作为具有高强度高塑性的铸件直接使用，其抗拉强度为870MPa，屈服强度为398 MPa，延伸率为58%。
上述钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯经热轧后即制得所述TWIP钢；
所述热轧的工艺为：将上述铸坯加热至1050℃后，直接在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，总轧制的变形量为77%，采用多道次轧制完成上述总变形量，每道次的轧制变形量为15%-20%，轧制后的厚度为1.1mm。上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度1050MPa，屈服强度570MPa，延伸率60%。
上述钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯在铸态下直接经冷轧后即制得所述TWIP钢；
所述冷轧的工艺为：直接将上述铸态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58%，轧制后的厚度为1.1mm。
进一步的，冷轧后铸坯的在1050℃的温度下进行再结晶退火，保温10分钟后水淬。采用上述方法制得TWIP钢，其抗拉强度1000MPa，屈服强度450MPa，延伸率72%。

Claims (5)

1.钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢，其特征在于：其组分及重量百分比为： C：0.60%-0.80%，Mn：18.0%-22.0%，Si：0.14%-0.20%，Mo：0.60%- 1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯作为具有高强度高塑性的铸件直接使用。
3.如权利要求1所述的钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯经热轧后即制得所述TWIP钢；所述热轧的工艺为：将上述铸坯加热至1000-1050℃后，直接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75%-80%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
4.如权利要求1所述的钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：a、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；b、之后铸坯在铸态下直接经冷轧后即制得所述TWIP钢；所述冷轧的工艺为：将上述铸坯在铸态下直接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55%-60%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。
5.如权利要求4所述的钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，其特征在于：冷轧后的铸坯在1000-1050℃的温度下进行再结晶退火，保温10-20分钟后水淬。
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