CN109825683B - 一种锰配分和逆转变800MPa低碳Q&P钢制备方法 - Google Patents
一种锰配分和逆转变800MPa低碳Q&P钢制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种锰配分和逆转变800MPa低碳Q&P钢制备方法，该方法先将材料以将材料以一次锰配分：以一定速率加热到双相区某一温度并保温，随后将材料以一定速率加热到奥氏体单相区某一温度并保温后将材料水淬至室温；然后进行逆转变处理，即将材料以一定速率加热到双相区某一温度并保温，之后将材料快速转移到MS与Mf之间某一温度进行淬火保温一段时间，最终将材料水淬至室温。本发明采用锰配分与综合配分、逆转变工艺有机结合，碳、锰元素得到高效利用，残余奥氏体的稳定性获得大幅度增强，低碳‑锰‑硅钢的综合力学性能得到极大的改善。在同等汽车安全性能要求下可以极大地减轻车身的重量，降低生产成本及能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属热处理的方法，特别涉及一种锰配分和逆转变800MPa低碳Q&P钢制备方法。
背景技术
近年来中国经济持续快速发展，机动车保有量保持快速增长，公安部数据显示，截至2017年底，中国机动车保有量达3.10亿辆，其中汽车2.17亿辆；机动车驾驶人达3.85亿人，其中汽车驾驶人3.42亿人。其中以个人名义登记的小型和微型载客汽车(私家车)达1.70亿辆，占载客汽车的91.89%。
为了应对全球性的资源紧缺和气候变暖问题，同时巩固和提高汽车工业未来国际竞争力，欧美日等汽车工业发达国家都在采取积极措施，推动和促进汽车节能技术发展、提高汽车燃料经济性水平，相继完成新一轮针对2020年甚至更长远的各年度乘用车燃料消耗量标准法规制定，对乘用车燃料消耗量及对应的CO2排放提出更加严格的要求。在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。
新型超高强度钢中的Q&P钢可用于汽车横梁、纵梁、车窗框架、保险杠及地板加强件等汽车结构件，通过减薄零件厚度，可以有效减少燃油损耗，实现节能降耗。同时，由于其拥有极为良好的综合力学性能，汽车安全性显著提高，在正常碰撞下人员死亡率大幅度下降。
但是，按照传统的淬火配分理论，为了获得优异的综合力学性能，传统的连续生产线必须拥有高速冷却和淬火后快速提温等特殊功能。同时，在使用过程中，传统的的高强钢处理工艺及钢材也暴露出诸多问题：（1）含有大量合金元素，冶炼成本不断提高；（2）大量合金元素使对设备的要求急剧提高；（3）专注高强钢的强度，忽视了塑韧性；（4）传统热处理工艺步骤繁琐；（5）过高的碳含量和合金元素含量导致焊接性能相对较差。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种锰配分和逆转变的800MPa级低碳Q&P钢制备方法，该方法由一种包含一次锰配分、单相区综合配分和逆转变处理的新工艺处理低碳的碳-锰-硅钢，可大幅提高原始钢材的综合力学性能，简化工艺步骤和操作难度，具有加工成本低，生产效率高易实现生产自动化的特点。
为了实现上述目的，本发明采取的的技术方案为：
锰配分和逆转变的800MPa级低碳Q&P钢制备方法，其步骤如下：
（1）一次锰配分：将材料以一定速率加热到AC3和AC1（双相区）之间某一温度并保温一段时间；
（2）碳锰综合配分：将材料以一定速率加热到AC1之上奥氏体单相区某一温度并保温一段时间；
（3）一次淬火：将材料水淬至室温；
（4）逆转变处理：将材料以一定速率加热到AC3和AC1（双相区）之间某一温度并保温一段时间；
（5）盐浴炉碳配分过程：将材料快速转移到MS与Mf之间某一温度进行淬火保温一段时间；
（6）二次淬火:将材料水淬至室温。
所述的一种锰配分和逆转变的800MPa级低碳Q&P钢制备方法的步骤(1)(2)(4)中AC3和AC1由经验公式1-1、1-2计算并将统计误差考虑在内
所述的一种锰配分和逆转变的800MPa级低碳Q&P钢制备方法的步骤(3)中淬火至室温的降温介质为水基淬火介质。
所述的一种锰配分和逆转变的800MPa级低碳Q&P钢制备方法的步骤(4)中升温速度应充分参考相变扩散理论及晶体生长理论。
所述的一种锰配分和逆转变的800MPa级低碳Q&P钢制备方法的步骤(4)中保温时间应保证锰元素充分进入逆转变形成的奥氏体中。
所述的一种锰配分和逆转变的800MPa级低碳Q&P钢制备方法的步骤(5)中保温时间应保证碳元素充分自由的扩散中。
所述的一种锰配分和逆转变的800MPa级低碳Q&P钢制备方法的步骤(6)中二次淬火不排除空冷。
本发明采用一次锰配分与综合配分和逆转变有机结合，极大地简化了传统的热处理工艺的同时实现了对碳、锰元素的高效利用，极大程度的增强残余奥氏体的稳定性，使低碳-锰-硅钢表现出优异的综合力学性能。在同等汽车安全要求下可以极大地减轻汽车车身的重量，降低生产成本及能源消耗，节能减排。
附图说明
图1是本发明热处理工艺流程图。
图2是本发明的实施例1的金相组织照片。
图3是本发明的实施例1的力学性能测试结果图。
图4是本发明的实施例2的金相组织照片。
图中，1、双相区锰配分，2、单相区碳锰综合配分，3、一次淬火，4、逆转变，5、碳配分，6、二次淬火，7、AC3线代表加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度，8、AC1线代表加热时珠光体转变为奥氏体的温度，9、MS线表示马氏转变开始温度，10、Mf线表示马氏体转变终了温度。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例详细说明具体实施方式，如附图1-4所示。
本发明实施例中的金相试样在光学显微镜下拍摄而获得微观组织照片;拉伸试样按照ASTME8标准制得,并利用WDW-100E型电子万能试验机在室温下以2mm/min的拉伸速率进行拉伸测试,经测试并计算获得各试样的抗拉强度、断后伸长率和强塑积。
实施例1
实际生产中采用的材料为0.11C-1.16Si-1.50Mn,其工艺过程包含如下步骤:
（1）一次锰配分：将材料以10 ℃/min加热到AC3和AC1（双相区）之间的820 ℃并保温10 min；
（2）碳锰综合配分：将工件以10 ℃/min加热到AC1之上奥氏体单相区930 ℃并保温5 min；
（3）一次淬火：将材料水淬至室温；
（4）逆转变处理：将材料以10 ℃/min加热到860 ℃并保温5 min；
（5）盐浴炉碳配分过程：将材料快速转移到250 ℃盐浴炉进行淬火保温20 s；
（6）二次淬火:将材料水淬至室温。
图3为金相组织图片，可判断处理后组织由马氏体、粒状铁素体和残余奥氏体组成。力学性能测试结果图如图4所示，断后伸长率达到13.17 %，抗拉强度862.84 MPa，强塑积11.36 GPa%。
实施例2
实际生产中采用的材料为0.11C-1.16Si-1.50Mn,其工艺过程包含如下步骤:
（1）一次锰配分：将材料以10 ℃/min加热到AC3和AC1（双相区）之间的820 ℃并保温10 min；
（2）碳锰综合配分：将工件以10 ℃/min加热到AC1之上奥氏体单相区930 ℃并保温5 min；
（3）一次淬火：将材料水淬至室温；
（4）逆转变处理：将材料以10 ℃/min加热到860 ℃并保温15 min；
（5）盐浴炉碳配分过程：将材料快速转移到250 ℃盐浴炉进行淬火保温20 s；
（6）二次淬火:将材料水淬至室温。
图4为金相组织图片，可判断处理后组织由马氏体、粒状铁素体和残余奥氏体组成。力学性能测试断后伸长率达到11.85 %，抗拉强度812.88 MPa，强塑积9.62 GPa%。
Claims (3)
1.一种锰配分和逆转变800MPa低碳Q&P钢制备方法，其特征是按以下步骤实现：
一次锰配分：将材料以一定速率加热到AC3和AC1之间某一温度并保温一段时间;加热速率为3~15℃/min，锰配分温度为760~860℃，保温时间为3min~18min；所述材料为0.11C-1.16Si-1.50Mn；
碳锰综合配分：将材料以一定速率加热到AC3之上奥氏体单相区某一温度并保温一段时间；加热速率为3~15℃/min，综合配分温度为860~950℃，保温时间为3min~20min；
一次淬火：将材料水淬至室温；
逆转变处理：将材料以一定速率加热到AC3和AC1之间某一温度并保温一段时间；加热速率为3~15℃/min，锰配分温度为780~880℃，保温时间为1min~18min；
盐浴炉碳配分过程：将材料快速转移到MS与Mf之间某一温度进行淬火保温一段时间；
二次淬火:将材料水淬至室温。
2.根据权利要求1所述的锰配分和逆转变800MPa低碳Q&P钢制备方法，其特征是：所述的将材料快速转移到MS与Mf之间某一温度进行淬火保温一段时间，材料第一次淬火保温温度为220~280℃；淬火保温时间为5s~50s。
3.根据权利要求1所述的锰配分和逆转变800MPa低碳Q&P钢制备方法，其特征是：所述的将材料水淬至室温，其冷却速率及所用冷却介质由具体材料的马氏体临界冷却速率所决定。
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