CN106825100B - 一种高强高塑性if钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强高塑性IF钢的制备方法，所述高强高塑性IF钢的制备方法是在原始材料中引入非均匀性，通过选取合适热处理条件调节成为具有自相似的从介观尺度到微观尺度均具有非均匀特征的层状组织，从而实现高强度高塑性的性能匹配。本发明提供的高强高塑性IF钢的制备方法，与其他剧烈塑形变形工艺不同，能够生产大尺度样品，从而具有实际应用价值；在保证延伸率的同时，提高强度至少一倍。
Description
技术领域
本发明属于IF钢技术领域，尤其涉及一种高强高塑性IF钢的制备方法。
背景技术
商用无间隙原子钢即IF钢退火后具有优良的深冲性能，其延伸率30％以上，在汽车工业有着广泛的用途，然而为保证其延伸率，使得屈服强度较低，只有150MPa左右，虽然冷轧后可将屈服强度提高到600MPa左右，但是延伸率几乎为0，极大的限制了其发展。如果能够通过新型制备工艺在保证延伸率的同时，提高其强度到300MPa，就可以减重一半，在实际使用时具有巨大的优势。
综上所述，传统方法制备的IF钢屈服强度只有150MPa左右，极大的限制了其发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强高塑性IF钢的制备方法，旨在解决传统方法制备的IF钢屈服强度较低，极大的限制了其发展的问题。传统加工方式是将板材冷轧后退火处理，形成均匀的再结晶组织，从而在一定强度下保证材料的延伸率。
本发明是这样实现的，高强高塑性IF钢的制备方法，所述高强高塑性IF钢的制备方法是在原始材料中引入非均匀性，通过选取合适热处理条件调节成为具有自相似的从介观尺度到微观尺度均具有非均匀特征的层状组织，从而实现高强度高塑性的性能匹配。
进一步，所述高强高塑性IF钢的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将商用退火态和冷轧态板材表面清洁处理后交互叠层至一定厚度，不限制奇数或偶数层；
步骤二，叠层后利用热加工方式在一定压下量下将分离的板坯压合；所述热加工为热锻或热压缩；
步骤三，采用热加工或冷加工方式加工成需要尺寸后通过热处理调节成为具有自相似的从介观尺度到微观尺度均具有非均匀特征的层状组织，简称L2组织。
进一步，所述步骤一中，表面清洁处理包括：砂纸打磨，酸洗。
进一步，所述步骤二中热加工温度为300℃-600℃；压下量为20％-50％。
进一步，所述步骤三中原始退火态及冷轧态板材的厚度、叠层厚度、热加工温度、总压下量及后续热处理温度等是影响产品性能的重要参数，可在较大范围内调节获得所需性能。
本发明提供的高强高塑性IF钢的制备方法，与其他剧烈塑形变形工艺不同，目前文献中大量使用的剧烈塑性变形工艺因为应变量很大，样品尺寸只能够满足实验室测试使用，而本方面因为采用热锻、热轧、冷锻及冷轧等常规加工方式，能够生产大尺度样品，从而具有实际应用价值。将商用退火态和冷轧态板材表面清洁处理后交互叠层至一定厚度，不限制奇数或偶数层，从而在原始材料中引入非均匀性；叠层后利用热加工如热锻或热压缩等方式在一定压下量下将分离的板坯压合。随后，采用热加工或冷加工方式加工成需要尺寸后通过热处理调节成为具有自相似的从介观尺度到微观尺度均具有非均匀特征的层状组织，简称L2组织。由于在变形过程中L2非均匀组织需满足整体样品变形协调，从而引入了背应力强化；同时合理的层厚分布与晶粒尺寸分布还可以获得尺寸效应和梯度效应，在保证材料塑性的条件下得到强化。综合背应力强化、尺寸效应强化和梯度效应强化使得此方法可以获得比其他方法更好的强度与塑性匹配，在保证延伸率的同时，提高强度至少一倍。
附图说明
图1是本发明实施例提供的高强高塑性IF钢的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的经处理后材料的工程应力应变曲线示意图。
图中CR是商用冷轧板材，AR是商用退火板材，CF是本方法冷加工后板材，曲线1-4为不同热处理条件对应应力应变曲线。
图3是本发明实施例提供的L2结构的扫描电镜组织图。
图中示例了两层组织，其中黑色粗线表示大角度晶界，而灰色细线表示小角度晶界。晶粒尺寸较小的层为细晶层(图中上部组织)，含有大量小角度晶界，呈明显层状分布，而同时非均匀分布有部分粗晶；晶粒尺寸较大的层为粗晶层(图中下部组织)，多为大角度晶界，而同时非均匀分布有部分层状细晶。图中晶粒尺寸及分布等可通过热处理条件控制。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的高强高塑性IF钢的制备方法包括以下步骤：
S101：将商用退火态和冷轧态板材表面清洁处理(如砂纸打磨，酸洗等)后交互叠层至一定厚度，不限制奇数或偶数层；
S102：叠层后利用热加工如热锻或热压缩等方式(300-600℃)在一定压下量下(20％-50％压下量)将分离的板坯压合；
S103：采用热加工或冷加工方式加工成需要尺寸后通过热处理调节成为具有自相似的从介观尺度到微观尺度均具有非均匀特征的层状组织，简称L2组织；其中，原始退火态及冷轧态板材的厚度、叠层厚度、热加工温度、总压下量及后续热处理温度等是影响产品性能的重要参数，可在较大范围内调节获得所需性能。
将普通冷轧板与退火板交叉堆叠成奇数层，通过热压缩方式将多层板坯压合，空冷后使用冷加工方式如冷锻及冷轧等方式加工至所需厚度。最后，根据需要将冷加工后板坯进行热处理，可以获得不同屈服强度与延伸率匹配的板坯。
下面结合实验对本发明的应用效果作详细的描述。
经处理后材料的工程应力应变曲线如图2所示，样品厚度为1.5mm，拉伸样品标距为12mmx2.5mmx1.5mm。图2中AR及CR为商用退火板及冷轧板，可以看到曲线1，具有与CR样品接近的抗拉强度，而延伸率提高到13％左右；曲线3和曲线4，其屈服强度是AR样品的2倍以上，仍能保证均匀延伸率接近30％。而曲线2也具有500MPa左右的屈服强度，接近600MPa的抗拉强度和接近20％的均匀延伸率。综合性能远比目前商用IF钢优异，综合其制备方式与性能匹配，具有极大的应用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种高强高塑性IF钢的制备方法，其特征在于，所述高强高塑性IF钢的制备方法是在原始材料中引入非均匀性，通过选取合适热处理条件调节成为具有自相似的从介观尺度到微观尺度均具有非均匀特征的层状组织，从而实现高强度高塑性的性能匹配；
所述高强高塑性IF钢的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将商用退火态和冷轧态板材表面清洁处理后交互叠层至一定厚度，不限制奇数或偶数层；
步骤二，叠层后利用热加工方式在一定压下量下将分离的板坯压合；所述热加工为热锻或热压缩；
步骤三，采用热加工或冷加工方式加工成需要尺寸后通过热处理调节成为具有自相似的从介观尺度到微观尺度均具有非均匀特征的层状组织，简称L2组织；
所述步骤一中，表面清洁处理包括：砂纸打磨，酸洗；
所述步骤二中热加工温度为300℃-600℃；压下量为20％-50％；
所述高强高塑性IF钢的制备方法中商用退火态及冷轧态板材的厚度、叠层厚度、热加工温度、总压下量及后续热处理温度是影响产品性能的重要参数，可在较大范围内调节获得所需性能。
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