CN108866447A

CN108866447A - 一种高锰twip钢及其制造方法

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Publication number: CN108866447A
Application number: CN201710572712.4A
Authority: CN
Inventors: 汪浩
Original assignee: Huaibei Yixin Masuyoshi Mstar Technology Ltd
Current assignee: Huaibei Yixin Masuyoshi Mstar Technology Ltd
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2018-11-23

Abstract

本发明提供一种高锰TWIP钢及其制造方法，涉及冶金技术领域。本发明高锰TWIP钢的化学成分为：Mn、Si、Al、C、Cu、Ni、P、S、N，Fe及不可避免的杂质，本发明高锰TWIP钢兼具具有高强度高塑性的特点，该材料用于汽车明显提高了汽车初次的抗冲击碰撞能力，汽车安全性更加可靠，本发明高锰TWIP钢的制备过程中材料的均匀性和一致性都能得到保证，没有热裂纹，产品合格率高，产品质量好，成本低，适用于工业生产。

Description

一种高锰TWIP钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种高锰TWIP钢及其制造方法。

背景技术

近年来，汽车轻量化和安全化已成为汽车工业发展的主要目标之一。为此，研发和使用汽车用先进高强钢成为了科研部门和钢铁企业的重点工作内容。经测算，如果国内商用车自重减轻 10 %，其油耗量就可以降低 4.8 %。到 2020年，我国商用车自重若能比2007年的水平平均降低 20 %~35 %，每年则可节约燃油 2.7×107~3.0×107 t。汽车轻量化是减少汽车尾气排放、降低油耗，实现生产环境友好型汽车的目标的主要措施。

孪晶诱导塑性(TWIP)钢具有强度和塑性的良好配合，是目前已提出的各种汽车用钢方案中最适合用作汽车用钢的新钢种。就世界各国研究的各种TWIP钢体系而言，都集中在含锰18%~33%的高锰Fe-Mn-C基体系。

现有技术中，一般采用氩气AOD来冶炼TWIP钢。在这些采用氩气AOD冶炼TWIP钢的方法中，这种方法成本过高，而且TWIP钢具有较高的Mn、Al、Si含量，这些元素在熔炼过程中，很容易形成非金属夹杂物，这对于纯净度的提高和合金成分的控制会比较困难，因而影响TWIP钢成品的质量。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种高锰TWIP钢及其制造方法，解决了现有技术中TWIP钢生产成本高，熔炼过程中容易形成非金属夹杂物，进而造成成品质量下降的技术问题。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种高锰TWIP钢，所述高锰TWIP钢的化学成分重量百分比为：16%～26%Mn、2%～3% Si、0.05%～2.5% Al、0.1%～0. 3%C、0.01%～0.06%Cu、0.01%～0.03%Ni、P <0.02%、S＜0.02%、0.01%～0.05%N，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选的，所述所述高锰TWIP钢的化学成分重量百分比为：20%Mn、2.5% Si、1% Al、0.2%C、0.03%Cu、0.02%Ni、0.01% P、0.01% S、0.02%N，余量为Fe及不可避免的杂质。

一种高锰TWIP钢的制造方法，包括以下步骤：

S1、将各个组分按比例加入真空炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成钢锭；

S2、将步骤S1得到的钢锭加热至1000～1200℃固溶处理，保温60～300min；

S3、将步骤S2固溶处理后的钢锭加热，在热轧机上进行轧制，且初扎温度为1000～1200℃，热轧量为50～100%，终扎温度900～1000℃，再进行冷轧，冷轧量为40～50%，终轧温度为700～800℃，进行2～8道次轧制，轧制后的钢锭厚度为1.3～1.5mm；

S4、将轧制后的钢锭以400～1000℃退火1～15min后，采用摇包电炉法进行脱硅反应，再采用石灰、萤石进行摇包脱磷处理即可。

优选的，步骤S1所述通入保护性气体氩气的流量为1～1.8L/min。

优选的，步骤S2所述钢锭加热至1150℃固溶处理，保温180min。

优选的，步骤S3所述固溶处理后的钢锭在热轧机上进行轧制，且初扎温度为1100℃，热轧量为60～80%，终扎温度955℃，再进行冷轧，冷轧量为42～47%，终轧温度为760℃，进行3～6道次轧制，轧制后的钢锭厚度为1.4mm。

优选的，步骤S4所述退火温度为500～800℃退火5～10min。

优选的，步骤S4所述石灰的量为钢锭重量的20～30%。

优选的，步骤S4所述萤石的量为钢锭重量的32～46%。

本发明提供一种高锰TWIP钢及其制造方法，与现有技术相比优点在于：

本发明高锰TWIP钢综合性能优异，TWIP钢的屈服强度为400～550MPa，抗拉强度大于1000 MPa，均匀形变量大于45%，总变形量大于60%，强塑积大于40000 MPa •%，本发明高锰TWIP钢兼具具有高强度高塑性的特点，该材料用于汽车明显提高了汽车初次的抗冲击碰撞能力，碰撞性能指标大幅度提升，汽车安全性更加可靠，该材料综合力学性能远远高于其它传统钢铁材料，制备的材料除了可以用于汽车制造业，还可以广泛应用于诸如石油管道、铁路交通、工程机械、建筑、桥梁、船舶以及军工用品等行业，应用前景广泛；

本发明高锰TWIP钢的制备过程中材料的均匀性和一致性都能得到保证，不会产生氧化物夹杂，没有热裂纹，生产时间较短，能耗较低，生产效率高，产品合格率高，产品质量好，成本低，适用于工业生产。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例高锰TWIP钢由以下重量百分比的化学成分制成：16%Mn、2% Si、0.05% Al、0.1%C、0.01%Cu 、0.01%Ni、0.02% P、0.02% S、0.01%N，余量为Fe及不可避免的杂质；

本实施例高锰TWIP钢的制造方法，包括以下步骤：

S1、将各个组分按比例加入真空炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，氩气的流量为1L/min，熔炼后浇铸成钢锭；

S2、将步骤S1得到的钢锭加热至1000℃固溶处理，保温60min；

S3、将步骤S2固溶处理后的钢锭加热，在热轧机上进行轧制，且初扎温度为1000℃，热轧量为50%，终扎温度900℃，再进行冷轧，冷轧量为40%，终轧温度为700℃，进行2道次轧制，轧制后的钢锭厚度为1.3mm；

S4、将轧制后的钢锭以400℃退火1min后，采用摇包电炉法进行脱硅反应，再采用石灰、萤石进行摇包脱磷处理即可。

实施例2：

本实施例高锰TWIP钢由以下重量百分比的化学成分制成： 26%Mn、3% Si、2.5% Al、0.3%C、0.06%Cu、0.03%Ni、0.005% P、0.01% S、0.05%N，余量为Fe及不可避免的杂质；

本实施例高锰TWIP钢的制造方法，包括以下步骤：

S1、将各个组分按比例加入真空炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，氩气的流量为1.8L/min，熔炼后浇铸成钢锭；

S2、将步骤S1得到的钢锭加热至1200℃固溶处理，保温300min；

S3、将步骤S2固溶处理后的钢锭加热，在热轧机上进行轧制，且初扎温度为1200℃，热轧量为100%，终扎温度1000℃，再进行冷轧，冷轧量为50%，终轧温度为800℃，进行8道次轧制，轧制后的钢锭厚度为1.5mm；

S4、将轧制后的钢锭以1000℃退火15min后，采用摇包电炉法进行脱硅反应，再采用石灰、萤石进行摇包脱磷处理即可，其中石灰的量为钢锭重量的28%，萤石的量为钢锭重量的42%。

实施例3：

本实施例高锰TWIP钢由以下重量百分比的化学成分制成：20%Mn、2.5% Si、1% Al、0.2%C、0.03%Cu、0.02%Ni、0.01% P、0.01% S、0.02%N，余量为Fe及不可避免的杂质；

本实施例高锰TWIP钢的制造方法，包括以下步骤：

S1、将各个组分按比例加入真空炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，氩气的流量为1.4L/min，熔炼后浇铸成钢锭；

S2、将步骤S1得到的钢锭加热至1150℃固溶处理，保温180min；

S3、将步骤S2固溶处理后的钢锭加热，在热轧机上进行轧制，且初扎温度为1100℃，热轧量为70%，终扎温度955℃，再进行冷轧，冷轧量为45%，终轧温度为760℃，进行5道次轧制，轧制后的钢锭厚度为1.4mm；

S4、将轧制后的钢锭以700℃退火8min后，采用摇包电炉法进行脱硅反应，再采用石灰、萤石进行摇包脱磷处理即可，其中石灰的量为钢锭重量的25%，萤石的量为钢锭重量的36%。

实施例4：

本实施例高锰TWIP钢由以下重量百分比的化学成分制成：19%Mn、2.2% Si、0.5Al、0.15%C、0.02%Cu 、0.015%Ni、0.018% P、0.01% S、0.02%N，余量为Fe及不可避免的杂质；

本实施例高锰TWIP钢的制造方法，包括以下步骤：

S1、将各个组分按比例加入真空炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，氩气的流量为1.2L/min，熔炼后浇铸成钢锭；

S2、将步骤S1得到的钢锭加热至1050℃固溶处理，保温100min；

S3、将步骤S2固溶处理后的钢锭加热，在热轧机上进行轧制，且初扎温度为1050℃，热轧量为60%，终扎温度920℃，再进行冷轧，冷轧量为42%，终轧温度为720℃，进行3道次轧制，轧制后的钢锭厚度为1.3mm；

S4、将轧制后的钢锭以500℃退火5min后，采用摇包电炉法进行脱硅反应，再采用石灰、萤石进行摇包脱磷处理即可，其中石灰的量为钢锭重量的30%，萤石的量为钢锭重量的46%。

实施例5：

本实施例高锰TWIP钢由以下重量百分比的化学成分制成：22%Mn、2.6% Si、2% Al、0.23%C、0.04%Cu 、0.025%Ni、0.002% P、0.009% S、0.04%N，余量为Fe及不可避免的杂质；

本实施例高锰TWIP钢的制造方法，包括以下步骤：

S1、将各个组分按比例加入真空炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，氩气的流量为1.6L/min，熔炼后浇铸成钢锭；

S2、将步骤S1得到的钢锭加热至1150℃固溶处理，保温260min；

S3、将步骤S2固溶处理后的钢锭加热，在热轧机上进行轧制，且初扎温度为1150℃，热轧量为75%，终扎温度980℃，再进行冷轧，冷轧量为47%，终轧温度为780℃，进行6道次轧制，轧制后的钢锭厚度为1.5mm；

S4、将轧制后的钢锭以800℃退火10min后，采用摇包电炉法进行脱硅反应，再采用石灰、萤石进行摇包脱磷处理即可，其中石灰的量为钢锭重量的20%，萤石的量为钢锭重量的32%。

将上述实施例1-实施例5制备好的钢锭经过锻造加工后获得直径20mm的圆棒，加热到1100℃后保温2 h，而后经过水韧处理，加工成尺寸为Φ12mm*110m m的拉伸试样，再进行性能测试，测试结果见表1。

表1 不同高锰TWIP钢性能测试结果

综上所述，本发明高锰TWIP钢的屈服强度为400～550MPa，抗拉强度大于1000 MPa，均匀形变量大于45%，总变形量大于60%，强塑积大于40000 MPa •%，总的来说，本发明高锰TWIP钢作为新型汽车用钢在强度和塑性方面的优势非常明显；本发明高锰TWIP钢兼具具有高强度高塑性的特点，该材料用于汽车明显提高了汽车初次的抗冲击碰撞能力，碰撞性能指标大幅度提升，汽车安全性更加可靠，该材料综合力学性能远远高于其它传统钢铁材料，制备的材料除了可以用于汽车制造业，还可以广泛应用于诸如石油管道、铁路交通、工程机械、建筑、桥梁、船舶以及军工用品等行业，应用前景广泛；本发明高锰TWIP钢的制备过程中材料的均匀性和一致性都能得到保证，不会产生氧化物夹杂，没有热裂纹，生产时间较短，能耗较低，生产效率高，产品合格率高，产品质量好，成本低，适用于工业生产。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种高锰TWIP钢，其特征在于，所述高锰TWIP钢的化学成分重量百分比为：16%～26%Mn、2%～3% Si、0.05%～2.5% Al、0.1%～0. 3%C、0.01%～0.06%Cu 、0.01%～0.03%Ni、P <0.02%、S＜0.02%、0.01%～0.05%N，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的高锰TWIP钢，其特征在于：所述所述高锰TWIP钢的化学成分重量百分比为：20%Mn、2.5% Si、1% Al、0.2%C、0.03%Cu、0.02%Ni、0.01% P、0.01% S、0.02%N，余量为Fe及不可避免的杂质。

3.一种如权利要求1～2任一所述高锰TWIP钢的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：步骤S1所述通入保护性气体氩气的流量为1～1.8L/min。

5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：步骤S2所述钢锭加热至1150℃固溶处理，保温180min。

6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：步骤S3所述固溶处理后的钢锭在热轧机上进行轧制，且初扎温度为1100℃，热轧量为60～80%，终扎温度955℃，再进行冷轧，冷轧量为42～47%，终轧温度为760℃，进行3～6道次轧制，轧制后的钢锭厚度为1.4mm。

7.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：步骤S4所述退火温度为500～800℃退火5～10min。

8.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：步骤S4所述石灰的量为钢锭重量的20～30%。

9.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：步骤S4所述萤石的量为钢锭重量的32～46%。