CN113278908A - 一种高强韧、耐蚀twip钢及其制备方法 - Google Patents

一种高强韧、耐蚀twip钢及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113278908A
CN113278908A CN202110440732.2A CN202110440732A CN113278908A CN 113278908 A CN113278908 A CN 113278908A CN 202110440732 A CN202110440732 A CN 202110440732A CN 113278908 A CN113278908 A CN 113278908A
Authority
CN
China
Prior art keywords
twip steel
strength
corrosion
resistant
toughness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110440732.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113278908B (zh
Inventor
王幸福
韩福生
史子木
赵莫迪
梁驹华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN202110440732.2A priority Critical patent/CN113278908B/zh
Publication of CN113278908A publication Critical patent/CN113278908A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113278908B publication Critical patent/CN113278908B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/38—Wires; Tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/40—Plates; Strips
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

本发明公开了一种高强韧、耐蚀TWIP钢及其制备方法，对冷变形TWIP钢进行表面除油除锈处理，得到表面洁净的TWIP钢；将所述表面洁净的TWIP钢浸入70～85℃的助镀剂溶液中，浸入时间1～2min，然后进行烘干处理，烘干温度为80～140℃；再将烘干后的TWIP钢浸入700～800℃的铝液中进行热浸镀，热浸镀时间为0.5～2min，TWIP钢从所述铝液中的引出速度为1～5m/min，从而得到高强韧、耐蚀TWIP钢。本发明能够同步实现TWIP钢的强韧化热处理以及铝金属耐蚀防护层制备，使TWIP钢具有高强韧、耐蚀等综合性能，极大提高了TWIP钢高性能薄板、丝材等产品的生产效率。

Description

一种高强韧、耐蚀TWIP钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及TWIP(Twinning-induced plasticity，孪生诱发塑性)钢领域，尤其涉及一种高强韧、耐蚀TWIP钢及其制备方法。
背景技术
孪生诱发塑性(Twinning-induced plasticity，TWIP)钢具有较高的强度(抗拉强度Rm：550～1200MPa)与极高的塑性(延伸率A：60～110％)，强塑积50GPa·％以上，是钢材在强度和延展性等综合性能上的一次重大突破，在航空航天、车辆工程、轨道交通、石油化工等领域具有极其重要的应用价值。
TWIP钢的高强韧特性源于其形变过程中奥氏体晶粒内孪晶的形成。应变诱发大量形变孪晶，不断分割细化晶粒，阻碍位错滑移，引起动态Hall-Petch效应，这不仅提高了材料强度，同时也促使应变向其它较低区域转移，继而发生均匀、无颈缩延伸，表现出极高的塑性，即所谓的TWIP效应。因此，TWIP钢具有突出的冷变形能力。Cornette等通过对Fe-22Mn-0.6C TWIP钢进行复杂形状试件的冲压成形工艺研究，发现TWIP钢冷变形加工性能超过其它等效强度高强钢。Chung等研究了18Mn-0.5C-1.5Al的TWIP940的成形性能，采用刚性凸模胀形实验获得了材料的成形极限曲线，结果表明与600MPa强度级别的双相钢DP600相比，TWIP940表现出更好的冷成形性能。
TWIP钢经较大冷变形(如经较大压下量冷轧)处理后，材料屈服强度将大幅提高，但材料塑性也急剧降低，加工硬化能力减弱，组织中产生变形织构并造成材料性能的各向异性。这些问题可以通过冷变形后的退火处理来进行改善。为实现提升TWIP钢韧性的同时，仍保持较高的屈服强度指标，研究人员提出一种低温退火工艺，并对退火温度、保温时间做了严格限制，其中，退火温度一般不高于650℃，以避免材料发生完全再结晶，晶粒长大，致使冷变形带来的高屈服强度消失。如Bouaziz等人对Fe-22Mn-0.6C TWIP钢进行50％冷轧后经625℃退火处理，研究发现，试样发生了回复以及部分再结晶，在未再结晶部分依然保存了形变孪晶组织，材料屈服强度从冷轧态的1600MPa下降到1200MPa，均匀延伸率从2％上升到8％，可见低温退火处理可以在不大幅损失材料屈服强度的前提下获得一定的加工硬化能力。同时，他们还发现不同轧制方向试样的力学性能基本一致，这表明退火处理明显改善了预变形试样力学性能各向异性的缺点。
根据金属学原理，冷变形金属加热时，继回复之后发生再结晶。一般来说，加热温度较低时发生回复，超过一定温度，发生再结晶，而在一定温度等温加热时，也可以通过保温时间设置，调控冷变形回复再结晶过程。现有针对TWIP钢强韧化的处理工艺多选择较低退火温度(≤650℃)、较长保温时间(≥30min)等工艺参数，存在热处理时间长等不足，若适度提升TWIP钢退火温度，缩短保温时间，有望在提高热处理效率的同时达到同等效果。
对此，中科院合肥物质科学研究院利用盐浴热处理炉，在700～800℃范围内，采用短时(0.5～5min)急热急冷淬火方式，研究了该工艺对TWIP钢冷轧薄板力学性能的影响，结果表明，TWIP钢发生了回复以及部分再结晶，再结晶区域为等轴细晶组织，未再结晶部分仍保存了大量形变孪晶组织，TWIP钢强韧化效果明显。
此外，TWIP钢因大量活性Mn元素(15～30wt.％)的存在，其耐蚀性不足，导致在某些强腐蚀环境下，其工程应用受到了严重限制。因此，针对冷变形TWIP钢韧性偏低、加工硬化能力以及耐蚀性能不足等问题，探索材料综合性能一体化强化方案，提升高强韧、耐蚀TWIP钢生产效率，推动其产业化进程，已成为亟待攻关的重要课题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种高强韧、耐蚀TWIP钢及其制备方法，能够同步实现TWIP钢的强韧化热处理以及铝金属耐蚀防护层制备，使TWIP钢薄板(所述薄板是指厚度为0.1mm～2.0mm的板材)、丝材(所述丝材是指直径为0.1mm～5.0mm的丝材)等产品具有高强韧、耐蚀等综合性能，极大提高了TWIP钢高性能薄板、丝材等产品的生产效率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、镀前表面处理：对冷变形TWIP钢进行表面除油除锈处理，得到表面洁净的TWIP钢；
步骤2、助镀处理：将所述表面洁净的TWIP钢浸入助镀剂溶液中，所述助镀剂溶液的温度为70～85℃，浸入时间1～2min，然后从所述助镀剂溶液中取出TWIP钢，进行烘干处理，烘干温度为80～140℃；
步骤3、热浸镀铝：将经过步骤2处理后的TWIP钢浸入铝液中进行热浸镀，所述铝液的温度为700～800℃，热浸镀时间为0.5～2min，TWIP钢从所述铝液中的引出速度为1～5m/min，从而得到高强韧、耐蚀TWIP钢。
优选地，所述助镀剂溶液中包括100～150g/L的NH4Cl和150～180g/L的ZnCl2。
优选地，所述冷变形TWIP钢是经冷变形处理的TWIP钢板和/或TWIP钢丝。
优选地，所述的对冷变形TWIP钢进行表面除油除锈处理包括：
化学除油：采用热碱溶液法在温度为80～90℃清除冷变形TWIP钢的表面油污，该热碱溶液法使用的除油溶液中包括80g/L的NaOH、30g/L的Na2CO3、30g/L的Na3PO4和8g/L的Na2SiO3；
酸洗：采用浓度为25wt％的HCl和浓度为3～5g/L乌洛托品在温度为20～40℃对经过所述化学除油后的TWIP钢进行酸洗。
优选地，所述高强韧、耐蚀TWIP钢的屈服强度为400～800MPa，抗拉强度为700～1000MPa，延伸率为20％～60％。
一种高强韧、耐蚀TWIP钢，采用上述高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法制备而成。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法以冷变形TWIP钢(如冷轧TWIP钢薄板或冷拉拔TWIP钢丝材)为原材料，通过助镀处理步骤和热浸镀铝步骤，并通过精准调控助镀剂溶液配方、助镀处理温度、助镀处理时间、热浸镀铝的铝液温度及热浸镀时间，从而在TWIP钢表面制备出铝金属耐蚀防护层，使冷变形TWIP钢变成高强韧、耐蚀TWIP钢。本发明是在700～800℃温度范围内进行热浸镀，并且热浸镀时间控制在0.5～2min范围内，这与现有工业热浸镀生产线基本保持一致，因此本发明可以同步实现TWIP钢的强韧化热处理以及铝金属耐蚀防护层制备，使TWIP钢薄板、丝材等产品具有高强韧、耐蚀等综合性能，可以作为成品使用，极大提高了TWIP钢高性能薄板、丝材等产品的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例所提供高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法的流程示意图。
图2为本发明实施例1所制得的高强韧、耐蚀TWIP钢薄板和本发明实施例2所制得的高强韧、耐蚀TWIP钢丝材的应力-应变曲线。
图3为本发明实施例1所制得的高强韧、耐蚀TWIP钢薄板的热浸铝横截面组织以及元素分布图。
图4为未进行过热浸镀铝处理的原始冷轧TWIP钢薄板与本发明实施例1所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板的极化曲线。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的高强韧、耐蚀TWIP钢及其制备方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
如图1所示，一种高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法，可以包括如下步骤：
步骤1、镀前表面处理：在对TWIP钢热浸镀铝之前，对冷变形TWIP钢(该冷变形TWIP钢可采用经冷变形处理的TWIP钢板和/或TWIP钢丝，例如：冷轧TWIP钢薄板、冷拉拔TWIP钢丝材)进行表面除油除锈处理，得到表面洁净的TWIP钢，以保障涂镀完整。该镀前表面处理具体可以包括以下工序：
(1)化学除油：采用热碱溶液法在温度为80～90℃对冷变形TWIP钢进行清除表面油污处理，该热碱溶液法使用的除油溶液为80g/L的NaOH、30g/L的Na2CO3、30g/L的Na3PO4和8g/L的Na2SiO3。
(2)酸洗：采用浓度为25wt.％的HCl和3～5g/L乌洛托品(缓蚀剂)在温度为20～40℃对经过所述化学除油后的TWIP钢进行酸洗，得到表面洁净的TWIP钢。加入缓蚀剂的作用是防止基体过腐蚀并减少TWIP钢吸氢量。上述化学除油及酸洗处理非常关键，会直接影响后续铝金属耐蚀防护镀层的完整性及附着力。
步骤2、助镀处理：将所述表面洁净的TWIP钢浸入助镀剂溶液(所述助镀剂溶液为100～150g/L的NH4Cl和150～180g/L的ZnCl2)中，所述助镀剂溶液的温度为70～85℃，浸入时间1～2min，然后从所述助镀剂溶液中取出TWIP钢，进行烘干处理，烘干温度为80～140℃。浸涂助镀剂的目的是保护化学除油和酸洗后的表面洁净的TWIP钢表面不再被氧化，提高铝液对基体的浸润作用，增强镀层与基体结合。从所述助镀剂溶液中取出TWIP钢进行烘干处理是为了防止TWIP钢在热浸镀铝时由于温度急剧升高而变形，并除去残余水分，防止铝液爆溅。
步骤3、热浸镀铝：将经过所述助镀处理后的TWIP钢浸入铝液中进行热浸镀，所述铝液的温度为700～800℃，热浸镀时间为0.5～2min，TWIP钢从所述铝液中的引出速度为1～5m/min，从而在TWIP钢表面制得热浸镀铝涂层，即得到高强韧、耐蚀TWIP钢。所述热浸镀铝涂层为铝金属耐蚀防护层。本发明实施例可通过调控铝液温度、热浸镀时间以及引出速度等工艺参数，实现对TWIP钢力学性能及涂层质量的控制。
步骤4、检验：热浸镀铝完成后，可以对所述高强韧、耐蚀TWIP钢检验镀层外观，观察有无漏镀、流挂、皱皮现象，可以采用热浸镀专用震动器整理所述高强韧、耐蚀TWIP钢；可以采用涂层测厚仪对所述高强韧、耐蚀TWIP钢检验镀层厚度，可以采用划格试验法或热震法表征镀层结合强度；可以采用静态拉伸试验测试所述高强韧、耐蚀TWIP钢的力学性能；可以采用电化学极化曲线或盐雾试验表征所述高强韧、耐蚀TWIP钢的材料耐蚀性能。
具体地，经检测：经本发明实施例处理得到的高强韧、耐蚀TWIP钢(可以是TWIP钢成品薄板或丝材)，屈服强度约为400～800MPa，抗拉强度约为700～1000MPa，延伸率约为20％～60％，其强韧性、耐蚀性能远优于现有技术中的冷变形材料。
与传统的退火、表面处理等分步式工艺相比，本发明所提供的高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法通过精准调控热处理温度及保温时间，使TWIP钢强韧化处理工艺参数与工业热浸镀铝工艺参数(即热浸镀铝的铝液温度及热浸镀时间)相匹配，从而实现了TWIP钢强韧、耐蚀等综合性能调控的一体化，极大提高了TWIP钢高性能薄板、丝材等产品生产效率。
热浸镀是将被镀件浸入到熔融的金属液体中，使其表面形成金属镀层的一种工艺方法。本发明所提供的高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法是基于冷轧TWIP钢薄板、冷拉拔TWIP钢丝材等产品的热浸镀铝制备工艺，是一种同步实现铝金属耐蚀防护层以及强韧化处理的TWIP钢薄板、丝材等产品性能调控的工艺方法。本发明中的热浸镀铝具有操作便捷、自动化程度高、成本较低、适合规模化生产等突出优势，在不同环境工况中，本发明的热浸镀铝涂层服役寿命高达20～50年。
综上可见，本发明实施例能够同步实现TWIP钢的强韧化热处理以及铝金属耐蚀防护层制备，使TWIP钢薄板、丝材等产品具有高强韧、耐蚀等综合性能，极大提高了TWIP钢高性能薄板、丝材等产品的生产效率。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的高强韧、耐蚀TWIP钢及其制备方法进行详细描述。
实施例1
如图1所示，一种高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法，用于制备高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板，具体包括以下步骤：
步骤a1、镀前表面处理：对厚度为0.5mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷轧TWIP钢薄板进行表面除油除锈处理，得到表面洁净的TWIP钢薄板。该镀前表面处理具体包括以下工序：
(1)化学除油：采用热碱溶液法在温度为80℃对厚度为0.5mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷轧TWIP钢薄板进行清除表面油污处理，该热碱溶液法使用的除油溶液为80g/L的NaOH、30g/L的Na2CO3、30g/L的Na3PO4和8g/L的Na2SiO3。
(2)酸洗：采用浓度为25wt.％的HCl和3g/L乌洛托品(缓蚀剂)在温度为30℃对经过所述化学除油后的TWIP钢薄板进行酸洗，得到表面洁净的TWIP钢薄板。
步骤a2、助镀处理：将步骤a1所述表面洁净的TWIP钢薄板浸入助镀剂溶液(该助镀剂溶液为100g/L的NH4Cl和150g/L的ZnCl2)中，该助镀剂溶液的温度为70℃，浸入时间1min，然后从该助镀剂溶液中取出TWIP钢薄板，进行烘干处理，烘干温度为100℃。
步骤a3、热浸镀铝：采用带钢热浸镀铝生产线，将经过步骤a2所述助镀处理后的TWIP钢薄板浸入铝液中进行热浸镀，该铝液的温度为800℃，热浸镀时间为1min，TWIP钢薄板从所述铝液中的引出速度为1m/min，从而制备出高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板。
步骤a4、检验：热浸镀铝完成后，对步骤a3制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3SiTWIP钢薄板喷淋清水冷却，检验该TWIP钢薄板的热浸镀铝涂层外观及该TWIP钢薄板的材料性能，获得需要的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板。
实施例2
如图1所示，一种高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法，用于制备高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢丝材，具体包括以下步骤：
步骤b1、镀前表面处理：对Φ2.2mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷拉拔TWIP钢丝材进行表面除油除锈处理，得到表面洁净的TWIP钢丝材。该镀前表面处理具体包括以下工序：
(1)化学除油：采用热碱溶液法在温度为80℃对Φ2.2mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷拉拔TWIP钢丝材进行清除表面油污处理，该热碱溶液法使用的除油溶液为80g/L的NaOH、30g/L的Na2CO3、30g/L的Na3PO4和8g/L的Na2SiO3。
(2)酸洗：采用浓度为25wt.％的HCl和3g/L乌洛托品(缓蚀剂)在温度为30℃对经过所述化学除油后的TWIP钢丝材进行酸洗，得到表面洁净的TWIP钢丝材。
步骤b2、助镀处理：将步骤b1所述表面洁净的TWIP钢丝材浸入助镀剂溶液(该助镀剂溶液为100g/L的NH4Cl和150g/L的ZnCl2)中，该助镀剂溶液的温度为70℃，浸入时间1min，然后从该助镀剂溶液中取出TWIP钢丝材，进行烘干处理，烘干温度为80℃。
步骤b3、热浸镀铝：采用丝材热浸镀铝生产线，将经过步骤b2所述助镀处理后的TWIP钢丝材浸入铝液中进行热浸镀，该铝液的温度为750℃，热浸镀时间为1min，TWIP钢丝材从所述铝液中的引出速度为3m/min，从而制备出高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢丝材。
步骤b4、检验：热浸镀铝完成后，对步骤b3制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3SiTWIP钢丝材喷淋清水冷却，检验该TWIP钢丝材的热浸镀铝涂层外观及该TWIP钢丝材的材料性能，获得需要的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢丝材。
性能检测
对本发明实施例1中步骤a3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板和本发明实施例2中步骤b3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢丝材进行以下外观检测和性能检测：
(1)对本发明实施例1处理前的厚度为0.5mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷轧TWIP钢薄板、本发明实施例1中步骤a3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板、本发明实施例2处理前的Φ2.2mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷拉拔TWIP钢丝材以及本发明实施例2中步骤b3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢丝材进行力学性能检测，从而可以得到如图2所示的力学性能示意图；其中，图2a为本发明实施例1处理前的厚度为0.5mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷轧TWIP钢薄板(即图2a中的TWIP钢冷轧板)与本发明实施例1中步骤a3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板(即图2a中的热浸镀TWIP钢)的力学性能对比示意图，图2b为本发明实施例2处理前的Φ2.2mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷拉拔TWIP钢丝材(即图2b中的TWIP钢冷拔丝)与本发明实施例2中步骤b3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢丝材(即图2b中的热浸镀TWIP钢)的力学性能对比示意图。由图2可以看出：本发明实施例1处理前的厚度为0.5mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷轧TWIP钢薄板，其屈服强度为1412.4MPa、抗拉强度Rm为1482.1MPa、延伸率A为5.5％；而本发明实施例1中步骤a3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板，其屈服强度为523.6MPa、抗拉强度Rm为728.9MPa、延伸率A为48.6％，对比可知：经过本发明实施例1的处理后，冷轧TWIP钢薄板强韧性大幅提升。本发明实施例2处理前的Φ2.2mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷拉拔TWIP钢丝材，其屈服强度为1642.7MPa、抗拉强度Rm为1649.2MPa、延伸率A为7.2％；而本发明实施例2中步骤b3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢丝材，其屈服强度为662.5MPa、抗拉强度Rm为843.5MPa、延伸率A为39.7％，对比可知：经过本发明实施例2的处理后，冷拉拔TWIP钢丝材屈服强度仍保持较高水平，同时延伸率大幅提升，冷拉拔TWIP钢丝材强韧性显著增强。
(2)对本发明实施例1中步骤a3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板进行热浸铝横截面组织观测和元素分布检测，从而可以得到如图3所示的热浸铝横截面组织以及元素分布图；其中，图3a为本发明实施例1中步骤a3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板的热浸铝镀层横截面组织形貌及EDS能谱图，图3b为本发明实施例1中步骤a3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板热浸铝镀层剖面Al元素分布图。由图3可以看出：经本发明实施例1的处理后，TWIP钢基体表面镀覆了一层致密的铝金属镀层，该镀层由中间过渡层和纯铝表层组成，中间过渡层又分为两个区域，即棒状Fe-Al化合物区和Fe-Al-Si-Mn-O等多元素共存区。不同区域的产生则是Al与TWIP钢基体扩散反应的结果，表面纯铝层则是Al液凝固后固结在试样表面形成。
(3)对本发明实施例1处理前的厚度为0.5mm的Fe-30Mn-3Al-3Si冷轧TWIP钢薄板的试样(即图4中的TWIP钢试样)以及本发明实施例1中步骤a3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板的试样(即图4中的热浸铝试样)进行极化曲线分析，从而可以得到如图4所示的对比试样极化曲线；由图4可以看出：经过本发明实施例1的处理后，腐蚀电位从-0.849V增加到-0.625V，腐蚀电流则从2.61×10-4A/cm2降到0.27×10-4A/cm2，而且热浸铝试样存在明显的钝化平台，这表明与未进行过热浸镀铝处理的原始冷轧TWIP钢薄板相比，本发明实施例1中步骤a3所制备出的高强韧、耐蚀Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢薄板耐蚀性大幅提升。
综上可见，本发明实施例能够同步实现TWIP钢的强韧化热处理以及铝金属耐蚀防护层制备，使TWIP钢薄板、丝材等产品具有高强韧、耐蚀等综合性能，极大提高了TWIP钢高性能薄板、丝材等产品的生产效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、镀前表面处理：对冷变形TWIP钢进行表面除油除锈处理，得到表面洁净的TWIP钢；
步骤2、助镀处理：将所述表面洁净的TWIP钢浸入助镀剂溶液中，所述助镀剂溶液的温度为70～85℃，浸入时间1～2min，然后从所述助镀剂溶液中取出TWIP钢，进行烘干处理，烘干温度为80～140℃；
步骤3、热浸镀铝：将经过步骤2处理后的TWIP钢浸入铝液中进行热浸镀，所述铝液的温度为700～800℃，热浸镀时间为0.5～2min，TWIP钢从所述铝液中的引出速度为1～5m/min，从而得到高强韧、耐蚀TWIP钢。
2.根据权利要求1所述的高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法，其特征在于，所述助镀剂溶液中包括100～150g/L的NH4Cl和150～180g/L的ZnCl2。
3.根据权利要求1或2所述的高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法，其特征在于，所述冷变形TWIP钢是经冷变形处理的TWIP钢板和/或TWIP钢丝。
4.根据权利要求1或2所述的高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法，其特征在于，所述的对冷变形TWIP钢进行表面除油除锈处理包括：
化学除油：采用热碱溶液法在温度为80～90℃清除冷变形TWIP钢的表面油污，该热碱溶液法使用的除油溶液中包括80g/L的NaOH、30g/L的Na2CO3、30g/L的Na3PO4和8g/L的Na2SiO3；
酸洗：采用浓度为25wt％的HCl和浓度为3～5g/L乌洛托品在温度为20～40℃对经过所述化学除油后的TWIP钢进行酸洗。
5.根据权利要求1或2所述的高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法，其特征在于，所述高强韧、耐蚀TWIP钢的屈服强度为400～800MPa，抗拉强度为700～1000MPa，延伸率为20％～60％。
6.一种高强韧、耐蚀TWIP钢，其特征在于，采用上述权利要求1至5中任一项所述的高强韧、耐蚀TWIP钢的制备方法制备而成。
CN202110440732.2A 2021-04-23 2021-04-23 一种高强韧、耐蚀twip钢及其制备方法 Active CN113278908B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110440732.2A CN113278908B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种高强韧、耐蚀twip钢及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110440732.2A CN113278908B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种高强韧、耐蚀twip钢及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113278908A true CN113278908A (zh) 2021-08-20
CN113278908B CN113278908B (zh) 2023-03-31

Family

ID=77277187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110440732.2A Active CN113278908B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种高强韧、耐蚀twip钢及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113278908B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104561873A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 南京工程学院 一种基于表面预处理碳钢热浸铝工艺
CN105925927A (zh) * 2016-07-19 2016-09-07 南京工程学院 一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法
KR101830555B1 (ko) * 2016-12-21 2018-02-20 주식회사 포스코 희생방식성 및 도금성이 우수한 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법
CN107815630A (zh) * 2017-10-18 2018-03-20 三峡大学 一种q235渗铝钢及其制备方法
CN108642404A (zh) * 2018-07-05 2018-10-12 中国科学院合肥物质科学研究院 一种抗疲劳耐腐蚀孪生诱发塑性钢及其制备方法
CN108929991A (zh) * 2017-05-26 2018-12-04 宝山钢铁股份有限公司 一种热浸镀高锰钢及其制造方法
JP2019519679A (ja) * 2016-05-24 2019-07-11 アルセロールミタル オーステナイト微細構造を有するｔｗｉｐ鋼板の製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104561873A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 南京工程学院 一种基于表面预处理碳钢热浸铝工艺
JP2019519679A (ja) * 2016-05-24 2019-07-11 アルセロールミタル オーステナイト微細構造を有するｔｗｉｐ鋼板の製造方法
CN105925927A (zh) * 2016-07-19 2016-09-07 南京工程学院 一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法
KR101830555B1 (ko) * 2016-12-21 2018-02-20 주식회사 포스코 희생방식성 및 도금성이 우수한 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법
CN108929991A (zh) * 2017-05-26 2018-12-04 宝山钢铁股份有限公司 一种热浸镀高锰钢及其制造方法
CN107815630A (zh) * 2017-10-18 2018-03-20 三峡大学 一种q235渗铝钢及其制备方法
CN108642404A (zh) * 2018-07-05 2018-10-12 中国科学院合肥物质科学研究院 一种抗疲劳耐腐蚀孪生诱发塑性钢及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王文: "孪生诱发塑性钢的组织、性能调控方方法与机制", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113278908B (zh) 2023-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101578848B1 (ko) 6 내지 30 중량％의 Ｍｎ을 함유하는 열간 압연 또는 냉간 압연 평탄형 강 제품을 금속 보호층으로 도금하는 방법
JP4718782B2 (ja) 合金化溶融亜鉛めっき鋼板、およびその製造方法
JP3750789B2 (ja) 延性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
US8741075B2 (en) Method for manufacturing a hot press-formed member
JP5002579B2 (ja) 熱処理後に極めて高い耐性を有する被覆鋼部材の製造法
US20100294400A1 (en) Method for producing a steel component by hot forming and steel component produced by hot forming
CN105518173A (zh) 热冲压成型体以及其制造方法
EP3017892A1 (en) Method of manufacturing hot press member
JP4510688B2 (ja) 高強度高延性合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法
JP2013534566A (ja) オーステナイト鋼の製造方法
KR100968620B1 (ko) 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법
CN113278908B (zh) 一种高强韧、耐蚀twip钢及其制备方法
KR100760152B1 (ko) 핫스탬핑을 이용하여 아연도금강판으로 고강도 자동차용부품을 제조하는 방법
JP4940813B2 (ja) ＴＳ×Ｅｌの値が２１０００ＭＰａ・％以上である溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
JP2003328099A (ja) 高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
TWI586834B (zh) Method of Hot - dip Galvanizing for Si - Mn High Strength Steel
CN115667571A (zh) 热压部件
US11613791B2 (en) Method for coating steel sheets or steel strips and method for producing press-hardened components therefrom
Sepper et al. The effect of substrate microstructure on morphology of zinc coatings
CN113275405A (zh) 一种twip钢丝直接拉拔成形的方法
JP2023507960A (ja) 表面品質と電気抵抗スポット溶接性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法
De Meyer et al. The bake hardening behaviour of electro‐galvanized cold rolled CMnSi and CMnAlSi TRIP steels
JP2011032498A (ja) 熱間プレス用表面処理鋼板およびそれを用いた熱間プレス部材の製造方法
JP3598889B2 (ja) 溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
JP4289163B2 (ja) 化成電着塗装後の耐食性に優れる化成処理用高成形性高強度冷延鋼板およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant