CN109536686A - 一种铌微合金化中锰trip钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铌微合金化中锰TRIP钢的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将你微合金化中锰冷轧钢板加热至完全奥氏体化温度以上，保温3‑10min，淬火冷却得到完全马氏体组织的钢板，其中，所述铌微合金化中锰冷轧钢板包括以下质量含量的组分：C 0.1～0.3％，Si 0‑1.5％，Mn 3.0～10.0％，Al 0.5～3.0％，Nb 0.01～0.1％，和余量的Fe；步骤2中临界区温度为700～850℃，Al和Nb可以显著的扩大临界区温度范围，提高临界区内临界热处理温度，从而可以进一步的缩短临界退火时间，有利于在连续退火生产线上生产，临界区温度范围扩大，降低了临界温度的敏感性，从而扩大工艺窗口。

Description

一种铌微合金化中锰TRIP钢的制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁材料技术领域，具体涉及一种铌微合金化中锰TRIP钢的制备方法。
背景技术
中锰TRIP钢是第三代先进高强汽车用钢的典型代表，通过Mn元素的适量添加与合理的工艺参数的控制来获得具有一定组分配比的组织结构，利用TRIP效应同时获得高强度和高塑性。中锰TRIP钢优良的力学性能源自于其铁素体+残余奥氏体的组织构成，为了获得这一组织，可以采用临界区退火的方式来实现。目前基于冷轧板实现临界区退火的生产方式主要有两种：罩式退火和连续退火。
连续退火以冷轧板为原料，直接进行临界区退火，保温时间短，速度快，效率高。但由于临界区保温时间非常短，一般不超过5分钟甚至更短，而中锰钢在临界区奥氏体化过程中所发生的马氏体→奥氏体相变进程主要受锰扩散控制，由于锰扩散相对较慢，需要长时间才能达到平衡状态，因此，临界区退火时间短会影响临界区逆转奥氏体的体积分数，导致最终组织中残留奥氏体偏少，从而降低延伸率。
理论上，增加临界退火温度可以提高马氏体→奥氏体相变进程速度，但是会存在以下几个问题：首先从热力学平衡角度来看，虽然提高临界退火温度可以增加逆转奥氏体的体积分数，但是会导致逆转奥氏体中碳和锰的含量降低，从而在随后的冷却过程中发生马氏体相变，导致组织中残余奥氏体减少，延伸率下降；此外，相变动力学角度来看，虽然提高临界退火温度可以在较短的临界退火时间下获得所需要的逆转奥氏体量，但是由于受锰扩散速度的影响，逆转奥氏体的成分不均匀，部分奥氏体内锰含量偏低，容易在随后的冷却过程中发生马氏体相变，导致最终组织中的残留奥氏体减少。因此，连续退火生产线临界区退火时间短导致的中锰TRIP钢性能上的不足也不能简单的通过提高退火温度来弥补。
综上，现有中锰TRIP钢临界区退火时间长，临界区温度范围窄，临界温度的敏感性强，工艺窗口窄，不利于工业生产控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种铌微合金化中锰TRIP钢的制备方法，以解决目前中锰TRIP钢临界区退火时间长，两相区温度范围窄，临界温度的敏感性强，工艺窗口窄，不利于工业生产控制的问题。
本发明的技术方案是：一种铌微合金化中锰TRIP钢的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将你微合金化中锰冷轧钢板加热至完全奥氏体化温度以上，保温3-10min，淬火冷却得到完全马氏体组织的钢板，其中，所述铌微合金化中锰冷轧钢板包括以下质量含量的组分：C 0.1～0.3％，Si 0-1.5％，Mn 3.0～10.0％，Al 0.5～3.0％，Nb 0.01～0.1％，和余量的Fe；
步骤2、将步骤1的完全马氏体组织的钢板加热至临界区温度，保温1～5min，部分淬火冷却得到含马氏体和奥氏体组织的钢板；
步骤3、将步骤2中的部分淬火的钢板加热至配分温度，保温，配分冷却得到铌微合金化中锰TRIP钢。
优选的，步骤1中加热的升温速率为2～20℃/s。
优选的，步骤2中临界区温度为700～850℃。
优选的，步骤2中淬火冷却的速率高于马氏体相变的临界冷速。
优选的，步骤2中淬火冷却的终止温度为100～300℃。
优选的，步骤3中配分温度为250～450℃。
优选的，步骤3中保温的时间为5～10min。
上述方法制备的铌微合金化中锰TRIP钢，微观组织包括板条状铁素体、回火马氏体和残余奥氏体。
本发明的有益效果在于：
1、本发明中的Nb在完全奥氏体化过程中可以抑制奥氏体晶粒的长大及粗化，有助于扩大完全奥氏体化的工艺窗口，同时还有固溶强化的和纳米析出强化的作用；
2、本发明中Al可以抑制渗碳体析出，有助于抑制配分过程中碳化物的析出，从而避免降低奥氏体的碳含量，有助于提高奥氏体的稳定性；
3、本发明中Al可以显著的扩大临界区温度范围，一方面可以提高临界区内临界热处理温度，从而可以进一步的缩短临界退火时间，有利于在连续退火生产线上生产，另一方面临界区温度范围扩大，可以降低临界温度的敏感性，从而扩大工艺窗口；
4、本发明同时发挥Nb和Al的作用，扩大了两相区温度范围，降低了临界温度的敏感性强，缩短中锰TRIP钢临界区退火时间，有利于工业生产控制。
附图说明：
图1为本发明的热处理曲线图。
具体实施方式
为使本发明的内容、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例进一步阐述本发明，这些实施例仅用于说明本发明，而本发明不仅限于以下实施例。
本发明对所述铌微合金化中锰TRIP钢的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售或自制中锰冷轧钢板即可。自制铌微合金化中锰TRIP钢的工艺为采用50kg真空感应炉冶炼，并锻造成小方坯(钢坯)，将钢坯随炉加热至1200℃，并且保温2h；
随后在热轧机上轧制，粗轧开轧温度控制在1100℃，精轧终轧温度控制在880℃；
水冷至卷取温度，卷取温度控制在550℃，并保温2小时；
热轧后的钢板经过酸洗，冷轧制成厚度为1mm的冷硬板；
实施例1-5及对比实施例1-2的成分如表1所示：
表1
单位wt％ C Mn Si Al Nb 其余为Fe和其它不可避免杂质
实施例1 0.21 4.8 1.5 0.5 0.04
实施例2 0.2 5 0.6 1.2 0.05
实施例3 0.18 5.3 0.8 1 0.03
实施例4 0.16 5.1 0.2 1.6 0.06
实施例5 0.15 4.5 0 2 0.07
实施例1
将表1中实施例1成分的铌微合金化中锰TRIP钢以10℃/s的加热速度加热到950℃，保温10min，然后淬火到室温；
随后以10℃/s的加热速度加热到750℃，并等温保持3分钟；
随后快冷(>20℃/s)到200℃，等温10秒；
随后加热到配分温度360℃，等温8min；
然后冷却到室温，即可以得到铌微合金化中锰TRIP钢。
对本实施例制备的铌微合金化中锰TRIP钢进行力学性能测试，结果如下：屈服强度Rp0.2＝567.00MPa，抗拉强度Rm＝1020.00MPa，延伸率A＝36.20％，强塑积＝36924.00MPa·％。
实施例2
将表1中实施例2成分的铌微合金化中锰TRIP钢以10℃/s的加热速度加热到1000℃，保温5min，然后淬火到室温；
随后以10℃/s的加热速度加热到760℃，并等温保持3分钟；
随后快冷(>20℃/s)到180℃，等温10秒；
随后加热到配分温度380℃，等温8min；
然后冷却到室温，即可以得到铌微合金化中锰TRIP钢。
对本实施例制备的铌微合金化中锰TRIP钢进行力学性能测试，结果如下：屈服强度Rp0.2＝653.00MPa，抗拉强度Rm＝980.00MPa，延伸率A＝37.80％，强塑积＝37044.00MPa·％。
实施例3
将表1中实施例3成分的铌微合金化中锰TRIP钢以10℃/s的加热速度加热到1020℃，保温5min，然后淬火到室温；
随后以15℃/s的加热速度加热到800℃，并等温保持3分钟；
随后快冷(>20℃/s)到240℃，等温10秒；
随后加热到配分温度400℃，等温6min；
然后冷却到室温，即可以得到铌微合金化中锰TRIP钢。
对本实施例制备的TRIP钢退火进行力学性能测试，结果如下：屈服强度Rp0.2＝638.00MPa，抗拉强度Rm＝1020.00MPa，延伸率A＝35.30％，强塑积＝36006.00MPa·％。
实施例4
将表1中实施例4成分的铌微合金化中锰TRIP钢以10℃/s的加热速度加热到1050℃，保温5min，然后淬火到室温；
随后以15℃/s的加热速度加热到800℃，并等温保持2分钟；
随后快冷(>20℃/s)到240℃，等温10秒；
随后加热到配分温度450℃，等温5min；
然后冷却到室温，即可以得到铌微合金化中锰TRIP钢。
对本实施例制备的TRIP钢退火进行力学性能测试，结果如下：屈服强度Rp0.2＝641.00MPa，抗拉强度Rm＝960.00MPa，延伸率A＝37.60％，强塑积＝36096.00MPa·％。
实施例5
将表1中实施例1成分的铌微合金化中锰TRIP钢以10℃/s的加热速度加热到900℃，保温10min，然后淬火到室温；
随后以15℃/s的加热速度加热到700℃，并等温保持2分钟；
随后快冷(>20℃/s)到240℃，等温10秒；
随后加热到配分温度420℃，等温6min；
然后冷却到室温，即可以得到铌微合金化中锰TRIP钢。
对本实施例制备的TRIP钢退火进行力学性能测试，结果如下：屈服强度Rp0.2＝605.00MPa，抗拉强度Rm＝930.00MPa，延伸率A＝38.10％，强塑积＝35433.00MPa·％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铌微合金化中锰TRIP钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将你微合金化中锰冷轧钢板加热至完全奥氏体化温度以上，保温3-10min，淬火冷却得到完全马氏体组织的钢板，其中，所述铌微合金化中锰冷轧钢板包括以下质量含量的组分：C 0.1～0.3％，Si 0-1.5％，Mn 3.0～10.0％，Al 0.5～3.0％，Nb 0.01～0.1％，和余量的Fe；
步骤2、将步骤1的完全马氏体组织的钢板加热至临界区温度，保温1～5min，部分淬火冷却得到含马氏体和奥氏体组织的钢板；
步骤3、将步骤2中的部分淬火的钢板加热至配分温度，保温，配分冷却得到铌微合金化中锰TRIP钢。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中加热的升温速率为2～20℃/s。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中临界区温度为700～850℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中淬火冷却的速率高于马氏体相变的临界冷速。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中淬火冷却的终止温度为100～300℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中配分温度为250～450℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中保温的时间为5～10min。
8.根据权利要求1-7所述的一项所述制备方法制备的铌微合金化中锰TRIP钢，微观组织包括板条状铁素体、回火马氏体和残余奥氏体。
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