CN106544484A - 一种提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法。通过对可产生退火孪晶的孪生诱发塑性钢进行热轧后进行较长时间的高温均匀化热处理，然后空冷至预定温度区间后进行低温轧制，再进行一次短时高温均匀化热处理，再次空冷至预定温度区间后进行低温轧制，再进行一次短时高温均匀化热处理，即可大幅度增加孪生诱发塑性钢中的退火孪晶尺寸及比例，提高其耐腐蚀性能。

Description

一种提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，更具体的说是涉及一种提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法。
背景技术
孪生诱发塑性钢（TWIP钢）是一种轻质高效吸能合金，它不仅具有高强度，高的应变硬化指数，还有非常优良的塑性，其抗拉强度高达500MPa~1500MPa，应变硬化指数大于0.35，断后延伸率为58%~95%，其20℃时吸收能达到0.5J/mm3，为传统深冲钢的2倍以上。同时力学响应快速稳定，快速冲击过程中，性能依然稳定。TWIP钢作为第二代先进高强钢，上述优异的力学性能使其在交通领域极具应用前景。例如制造汽车防撞装置、车架等，可明显降低车身重量达到节能环保功效，同时还可有效吸收冲击能量以保证乘客安全。
TWIP钢优异的力学性能来源于形变过程中产生的微纳尺度的形变孪晶。由形变孪晶产生机理可知，TWIP钢必须添加大量的质量分数在15%~30%的Mn元素，使材料的层错能位于18mJ/m2~45mJ/m2之间，才能保证其塑性形变机制为孪生主导。然而Mn元素在溶液中极易溶解，优先转变成离子状态，极大损害基体的耐腐蚀性能。研究表明TWIP钢无论在酸性、碱性及中性盐雾环境中，均会发生应力腐蚀开裂，严重恶化TWIP钢的力学性能。较低的耐腐蚀性能为TWIP钢制件的使用寿命和安全带来了负面影响。因此如何提高TWIP钢的耐腐蚀性能是当前亟待解决的问题。目前通常采用热镀锌工艺以提高TWIP钢的耐腐蚀性能。但是汽车用高强度TWIP钢通常加入高Si和Mn以获得所需的力学性能，这些元素选择性氧化而降低钢板与熔融锌液之间的润湿性导致TWIP钢热浸锌层质量较差。
退火孪晶为低层错能金属材料中的一种具备CSL sigma3低能晶界类型的显微组织。退火孪晶晶界与随机晶界相比，有更好的抗晶界偏聚性能和更好的耐腐蚀性能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法，通过提高TWIP钢中的退火孪晶尺寸和比例，用以提升TWIP钢基体自身的耐腐蚀性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、对TWIP钢坯料进行热轧；
步骤二、采用反射炉对热轧后的TWIP钢坯料进行均匀化热处理；
步骤三、将热处理后的TWIP钢坯料进行空冷，然后进行温轧；
步骤四、将温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内进行均匀化热处理；
步骤五、将再次热处理后的TWIP钢坯料，再次进行空冷，然后再次进行温轧；
步骤六、将再次温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内再次进行均匀化热处理；
步骤七、将步骤六中热处理后的TWIP钢进行淬火。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中热轧温度为1000℃~1100℃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤二中热处理温度和时间分别为1000~1100℃和1~4h。
作为本发明的进一步改进，所述步骤三和步骤五中所述温轧温度为450~550℃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤四和步骤六中热处理温度和时间分别为1000~1100℃和15~60min。
作为本发明的进一步改进，重复步骤五和六1-3次后进行步骤七。
本发明的有益效果有：
（1）无须改变孪生诱发塑性钢的化学成分，仅通过轧制及退火工艺的调整，优化材料内部组织，即可提高材料基体自身的耐腐蚀性能。
（2）在采用温轧而非冷轧，一方面有利于降低轧制力、保护轧辊并大幅减少能耗，一方面又能在材料内部存储足够的形变能，增加退火孪晶生长的动力。
（3）本工艺采用两次温轧结合短时高温热处理的工艺，有利于进一步提升孪生诱发塑性钢基体中退火孪晶的尺寸。
（4）本工艺的热处理温度均在1000~1100℃反射炉内进行，炉温无需调整，因此工艺简单，容易操作，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为 对比例产品的金相组织图；
图2为 实施例1产品的金相组织图；
图3为 实施例2产品的金相组织图；
图4为 对比例、实施例1和实施例2产品的腐蚀电位-腐蚀电流密度曲线。
具体实施方式
下面将结合实施例和图1-4对本发明做进一步的详述。
以下具体对比例和实施例均采用孪生诱发塑性（TWIP）钢为对象，其成分为Mn ：30.14％、 Al ：2.16％、 Si ：2.48％、 C＜0.08％、其余为Fe。
对比例
步骤一、对TWIP钢坯料在1000℃温度下进行热轧；
步骤二、采用反射炉对热轧后的TWIP钢坯料在1000温度下进行均匀化热处理4h。
实施例1
步骤一、对TWIP钢坯料在1000℃温度下进行热轧；
步骤二、采用反射炉对热轧后的TWIP钢坯料在1000温度下进行均匀化热处理4h；
步骤三、将热处理后的TWIP钢坯料进行空冷至450℃，然后在450℃温度下进行温轧，轧制量为5%；
步骤四、将温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内在1100℃温度下进行均匀化热处理15min；
步骤五、将再次热处理后的TWIP钢坯料，再次进行空冷至450℃，然后再次在450℃温度下进行温轧，轧制量为5%；
步骤六、将再次温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内再次在1100℃温度下进行均匀化热处理15min；
步骤七、将热处理后的TWIP钢坯料进行酸洗，去除表面氧化皮。
实施例2
步骤一、对TWIP钢坯料在1100℃温度下进行热轧；
步骤二、采用反射炉对热轧后的TWIP钢坯料在1100℃温度下进行均匀化热处理1h；
步骤三、将热处理后的TWIP钢坯料进行空冷至550℃，然后在550℃温度下进行温轧，轧制量为15%；
步骤四、将温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内在1050℃温度下进行均匀化热处理30min；
步骤五、将再次热处理后的TWIP钢坯料，再次进行空冷至550℃，然后再次在550℃温度下进行温轧，轧制量为30%；
步骤六、将再次温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内再次在1050℃温度下进行均匀化热处理30min；
步骤七、将热处理后的TWIP钢坯料进行酸洗，去除表面氧化皮。
实施例3
步骤一、对TWIP钢坯料在1000℃温度下进行热轧；
步骤二、采用反射炉对热轧后的TWIP钢坯料在1000℃温度下进行均匀化热处理2h；
步骤三、将热处理后的TWIP钢坯料进行空冷至500℃，然后在500℃温度下进行温轧，轧制量为5%；
步骤四、将温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内在1000℃温度下进行均匀化热处理20min；
步骤五、将再次热处理后的TWIP钢坯料，再次进行空冷至500℃，然后再次在500℃温度下进行温轧，轧制量为5%；
步骤六、将再次温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内再次在1000℃温度下进行均匀化热处理20min；
步骤七、将热处理后的TWIP钢坯料进行酸洗，去除表面氧化皮。
实施例4
步骤一、对TWIP钢坯料在1100℃温度下进行热轧；
步骤二、采用反射炉对热轧后的TWIP钢坯料在1100℃温度下进行均匀化热处理2.5h；
步骤三、将热处理后的TWIP钢坯料进行空冷至530℃，然后在530℃温度下进行温轧，轧制量为10%；
步骤四、将温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内在1100℃温度下进行均匀化热处理40min；
步骤五、将再次热处理后的TWIP钢坯料，再次进行空冷至530℃，然后再次在530℃温度下进行温轧，轧制量为10%；
步骤六、将再次温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内再次在1100℃温度下进行均匀化热处理40min；
步骤七、将热处理后的TWIP钢坯料进行酸洗，去除表面氧化皮。
实施例5
步骤一、对TWIP钢坯料在1030℃温度下进行热轧；
步骤二、采用反射炉对热轧后的TWIP钢坯料在1100℃温度下进行均匀化热处理3h；
步骤三、将热处理后的TWIP钢坯料进行空冷至480℃，然后在480℃温度下进行温轧，轧制量为15%；
步骤四、将温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内在1100℃温度下进行均匀化热处理50min；
步骤五、将再次热处理后的TWIP钢坯料，再次进行空冷至480℃，然后再次在480℃温度下进行温轧，轧制量为15%；
步骤六、将再次温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内再次在1100℃温度下进行均匀化热处理50min；
步骤七、将热处理后的TWIP钢坯料进行酸洗，去除表面氧化皮。
实施例6
步骤一、对TWIP钢坯料在1080℃温度下进行热轧；
步骤二、采用反射炉对热轧后的TWIP钢坯料在1060℃温度下进行均匀化热处理3.5h；
步骤三、将热处理后的TWIP钢坯料进行空冷至540℃，然后在540℃温度下进行温轧，轧制量为10%；
步骤四、将温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内在1060℃温度下进行均匀化热处理45min；
步骤五、将再次热处理后的TWIP钢坯料，再次进行空冷至540℃，然后再次在540℃温度下进行温轧，轧制量为10%；
步骤六、将再次温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内再次在1060℃温度下进行均匀化热处理45min；
步骤七、将再次热处理后的TWIP钢坯料，再次进行空冷至540℃，然后再次在540℃温度下进行温轧，轧制量为10%；
步骤八、将再次温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内再次在1060℃温度下进行均匀化热处理45min；
步骤九、将热处理后的TWIP钢坯料进行酸洗，去除表面氧化皮。
通过分析我们可以发现，经过本发明的工艺方法处理后的TWIP钢坯料内退火孪晶尺寸明显增加，从对比例、实施例1和实施例2腐蚀电位-腐蚀电流密度曲线对比也可发现，经过本发明的工艺方法处理后的TWIP钢坯料耐腐蚀性能均有所提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、对TWIP钢坯料进行热轧；
步骤二、采用反射炉对热轧后的TWIP钢坯料进行均匀化热处理；
步骤三、将热处理后的TWIP钢坯料进行空冷，然后进行温轧；
步骤四、将温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内进行均匀化热处理；
步骤五、将再次热处理后的TWIP钢坯料，再次进行空冷，然后再次进行温轧；
步骤六、将再次温轧后的TWIP钢坯料立刻送入反射炉内再次进行均匀化热处理；
步骤七、将步骤六中热处理后的TWIP钢进行淬火。
2.根据权利要求1所述的提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法，其特征在于：所述步骤一中热轧温度为1000℃~1100℃。
3.根据权利要求2所述的提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法，其特征在于：所述步骤二中热处理温度和时间分别为1000~1100℃和1~4h。
4.根据权利要求3所述的提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法，其特征在于：所述步骤三和步骤五中所述温轧温度为450~550℃。
5.根据权利要求4所述的提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法，其特征在于：所述步骤四和步骤六中热处理温度和时间分别为1000~1100℃和15~60min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的提高汽车轻量化用高强度钢耐腐蚀性能的工艺方法，其特征在于：重复步骤五和六1-3次后进行步骤七。
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