CN117512463A - 一种中锰钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属铸造技术领域，具体公开一种中锰钢及其制备方法。本发明提供的中锰钢包括C、Mn、Ti、Al、Ni、V、Mo、Fe和不可避免的杂质。本发明提供的中锰钢，采用低碳、中锰的细晶化设计理念，还添加了钛、铝、镍、钒和钼，各个元素之间复合强化，通过细化晶粒、强化基体、降低碳化物析出、稳定奥氏体、增强固溶强化等协同作用，使制备的中锰钢的强度能达到1250MPa，强塑积可达到80GPa·%，兼具高强度和高塑性的特点。
Description
技术领域
本发明涉及金属铸造技术领域，尤其涉及一种中锰钢及其制备方法。
背景技术
近年来，随着汽车需求的不断增长给节能减排工作带来了巨大的考验，因此，节能、环保和安全已成为汽车工业发展的三大主题。目前，汽车轻量化被认为是提高燃油效率，实现节能减排的重要措施，而钢铁材料是汽车的主要结构材料，有着其他轻质材料无法替代的作用，因此，为了能够在保证安全性的前提下实现节能和环保，开发先进高强钢从而发展汽车轻量化技术势在必行。
中锰钢作为第三代汽车用先进高强钢的代表，由于具有相对于第一代先进高强钢更高的强塑积而受到了越来越多的关注。但是，中锰钢的轧制主要通过热轧和冷轧实现，但都存在一定问题。如：热轧中锰钢板的表面质量较差，且尺寸控制不够精确，厚度不够均匀；冷轧中锰钢板在加工过程中需要进行一次甚至多次退火，工艺繁琐且成本较高。因此，上述问题制约了中锰钢的生产和应用。并且，当中锰钢的塑性升高的时候，强度必定会有所下降，因此研究既有高的强度又有着良好的成型性能的中锰钢材料就显得很有必要。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种中锰钢及其制备方法。本发明提供的中锰钢采用低碳、中锰的细晶化设计理念，还添加了钛、铝、镍、钒和钼，本发明各个元素之间复合强化，通过细化晶粒、强化基体、降低碳化物析出、稳定奥氏体、增强固溶强化等协同作用，极大地提高了中锰钢的塑性和强度。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
本发明第一个方面提供一种中锰钢，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.13%~0.19%，Mn：5%~9%，Ti：0.6%~1.5%，Al：2.5%~3.5%，Ni：0.08%~0.15%，V：0.10%~0.15%，Mo：0.03%~0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质。
相对于现有技术，本发明提供的中锰钢，采用低碳、中锰的细晶化设计理念，还添加了钛、铝、镍、钒和钼；其中，降低一定的碳含量可以优化奥氏体晶粒的力学稳定性，钛通过与碳形成碳化物，从而提高中锰钢的强度和塑性，铝元素能与钢中铁元素作用形成固溶物，进而提高中锰钢的强度；本发明进一步通过添加定量钛和铝元素，通过消除中锰钢中氧元素以减少中锰钢中杂质，其产生氧化物在钢液凝固过程中作为异质形核核心，达到细化晶粒的效果，进而提高中锰钢的塑性，钛和铝元素与铁元素之间的固溶强化效应可以协同提高中锰钢的强度和塑性，两种元素还能稳定前期奥氏体组织，缓解热处理过程中奥氏体的分解，极大地提高中锰钢的强度和塑性；本发明还添加一定量的钼元素，能降低中锰钢的临界转变温度，使钢在较低的温度下获得奥氏体组织，抑制碳化物的析出，抑制珠光体的形成，获得稳定前期奥氏体组织，提高钢的塑性，钼元素还能固溶于奥氏体中，强化合金，细化晶粒，提高中锰钢硬度；镍能稳定奥氏体，还能改善钢的加工性能，降低由于铝添加造成的冶金困难的问题，防止碳化物析出，从而提高中锰钢的塑性和强度；钒可以避免碳含量降低造成塑性降低的问题，通过提高奥氏体晶粒的力学稳定性从而提高中锰钢的强度；通过添加一定含量的镍和钒，两种元素还可以通过细化晶粒提高中锰钢的强度，通过增强TRIP效应是中锰钢在相变过程中获得更高的塑性。
本发明提供的中锰钢，采用低碳、中锰的细晶化设计理念，还添加了钛、铝、镍、钒和钼，各个元素之间复合强化，通过细化晶粒、强化基体、降低碳化物析出、稳定奥氏体、增强固溶强化等协同作用，极大地提高了中锰钢的塑性和强度。
本发明第二个方面提供上述中锰钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、在惰性氛围下，于1500℃~1800℃和超声条件下，将C、Fe和Mn进行第一次熔炼，得第一钢液；向所述第一钢液中加入Ti、Ni、V、Mo和Al，于1500℃~1800℃和超声条件下，进行第二次熔炼，然后以100℃/s~120℃/s的速率冷却，得金属板坯；
S2、将所述金属板坯于700℃~800℃下进行横向锻造，得锻造钢锭；
S3、将所述锻造钢锭于600℃~800℃下进行固溶处理，得铸件；
S4、在惰性氛围下，将所述铸件于300℃~400℃下进行第一次温轧，以100℃/s~110℃/s的速率冷却至室温，然后于-196℃~-176℃下冷冻，得第一温轧板；
S5、在惰性氛围下，将所述第一温轧板升温至650℃~850℃进行第二次温轧，然后以100℃/s~110℃/s的速率冷却，得所述中锰钢。
相对于现有技术，本发明提供的中锰钢的制备方法，首先采用两次熔炼工艺并结合超声处理，实现中锰钢的晶粒均匀化，大大提高了中锰钢的稳定性，并且还有利于后续碳化物和B2相的均匀分布，从而强化晶粒稳定性，提高中锰钢的强度；本发明在熔炼完成后铸坯浇铸成型时限定了特定的冷却速率，通过闪速冷却，缩短晶粒长大形成的时间，不仅缩短了工艺时长，还实现了晶粒细化的强化效果，从而提高中锰钢的强度；进一步，通过对金属板坯进行横向锻造，使晶粒可以达到均匀化的同时，还能使母体奥氏体形成横向尺寸为1.8mm~4.6mm，长径比为9~15的棒状晶粒，有利于控制后续马氏体的转变取向，并形成一个倾斜40°~60°的优秀马氏体，提高中锰钢的塑性；对铸件进行第一次温轧，有利于中锰钢更好的成型，然后通过闪速降温、冷冻处理，使第一次温轧得到的不稳定奥氏体转变为马氏体，还能弱化晶粒SFE，使晶粒生长所需的SFE更多，达到细化晶粒的效果，以提高中锰钢的强度和塑性；将第一温轧板升温至特定温度后进行第二次温轧，不仅能够减少奥氏体生长时间，还能降低轧制难度，进一步通过快速冷却，能将奥氏体转化为更多的马氏体，以提高中锰钢的强度。
本发明首先通过在熔炼过程中加入超声处理工艺，能防止前期元素聚集以及由于晶粒因为元素分布造成前期过大化的问题，使元素达到超匀化，在第二次熔炼时加入了钛等微量合金元素，并结合超声处理，能让晶粒更加均匀化，在后续温轧过程中还能让部分C析出形成碳化物和其他纳米粒子，使纳米粒子引起晶界钉扎作用，实现进一步晶粒细化，提高中锰钢的强度和塑性；通过使用横向锻造工艺代替传统的热轧工艺，有利于使母体奥氏体形成棒状晶粒，控制后续马氏体的转变取向，提供一个倾斜40°~60°的优秀马氏体，以提高中锰钢的强度和韧性；本发明通过闪速升温和闪速降温工艺，还能缩短奥氏体的生长时间，大幅降低工艺时长和晶粒生长时间，闪速降温有利于奥氏体转变为更多的马氏体，温轧工艺代替传统的冷轧加退火工艺，并结合闪速升温工艺，降低了轧制难度，缩短工艺流程和时长，还不会影响合金金相组织的变化，几种工艺结合，极大地提高中锰钢的强度和塑性。
优选的，S1中，C和Fe以合金形式加入，Mn、Ti、Al、Ni、Mo和V以单质形式加入。
优选的，S1中，所述超声的功率均为2kW~4kW。
优选的，S1中，所述第一次熔炼的时间为2h~4h。
优选的，S1中，所述第一次熔炼时还需要进行第一次搅拌。
进一步优选的，S1中，所述第一次搅拌的速率为300rpm~400rpm。
优选的，S1中，所述第二次熔炼的时间为1h~2h。
优选的，S1中，所述第二次熔炼时还需要进行第二次搅拌。
进一步优选的，S1中，所述第二次搅拌的速率为400rpm~500rpm。
优选的，通过在熔炼过程中进行搅拌，有利于进一步使晶粒均匀化，提高中锰钢的强度和塑性。
优选的，S2中，所述金属板坯为横截面是正方形的长方体。
优选的，S2中，所述横向锻造的具体方法包括：对所述金属板坯的垂直于横截面的相对的侧面进行锻压，且每次锻压完一个侧面后旋转90°继续锻压下一个侧面，至总横截面的面积减少85%~90%，得锻造钢锭。
进一步优选的，所述每次锻压的相对压下率为30%~40%。
优选的，S2中，所述锻造钢锭的母体奥氏体为横向尺寸为1.8mm~4.6mm，长径比为9~15的棒状晶粒。
通过本发明提供的横向锻造的工艺，有利于进一步提高中锰钢的塑性和强度。
优选的，S3中，所述固溶处理的时间为1h~4h。
优选的，S4中，所述第一次温轧为三道次温轧。
优选的温轧次数能降低轧制难度，提高轧制的效率。
进一步优选的，所述三道次温轧中第一道次温轧的相对压下率为40%~45%，第二道次温轧的相对压下率为40%~44%，第三次道次温轧的相对压下率为33%~40%。
优选的，S4中，所述第一温轧板的厚度为2.8mm~3.1mm。
优选的，S4中，所述冷冻的时间为14min~18min。
优选的冷冻时间有利于使得到的不稳定奥氏体转变为马氏体，还能细化晶粒，从而提高中锰钢的强度。
优选的，S5中，所述升温的速率为57℃/s~62℃/s。
优选的，S5中，所述第二次温轧为两道次温轧。
进一步优选的，所述第二次温轧中第一道次温轧结束后，温轧板的厚度为2.1mm~2.3mm。
优选的，S5中，所述中锰钢的厚度为1.5mm~2mm。
本发明提供的中锰钢的制备方法，能够让合金初期的晶粒成分超均匀化，避免出现大晶粒，还能让后续热处理的元素分区；采用新型的锻造技术取代传统热轧，通过闪速加温、闪速冷却及温轧处理代替传统热处理，能明显缩短时间成本，还有利于工业化生产；本发明制备的中锰钢的强度能达到1250MPa，强塑积可达到80GPa·%，兼具高强度和高塑性的特点。
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。
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
本实施例提供一种中锰钢，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.19%，Mn：5%，Ti：1.5%，Al：2.5%，Ni：0.15%，V：0.10%，Mo：0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质；
本实施例提供上述中锰钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、在惰性氛围下，于1800℃下，设置超声功率为2kW，搅拌速率为300rpm，采用超声处理和搅拌处理将C、Fe和Mn熔炼2h，得第一钢液；在所述第一钢液中加入Ti、Ni、V、Mo和Al，于1500℃下，设置超声功率为2kW，搅拌速率为400rpm，采用超声处理和搅拌处理熔炼1h，然后以120℃/s的速率冷却至室温，得金属板坯；
S2、将所述金属板坯于700℃下进行横向锻造，得锻造钢锭；其中，所述金属板坯可以为横截面面积是36.7mm×36.7mm的长方体；横向锻造的具体方法为：对所述金属板坯的垂直于横截面的相对的侧面进行锻压，且每次锻压完一个侧面后旋转90°继续锻压下一个侧面，至总横截面的面积减少90%，得锻造钢锭，每次锻压的相对压下率为30%；
S3、将所述锻造钢锭于800℃下固溶处理1h，得铸件；
S4、在惰性氛围下，将所述铸件于400℃下进行三道次温轧，以100℃/s的速率冷却至室温，然后于-196℃下冷冻14min，得厚度为2.8mm的第一温轧板；其中，三道次温轧中第一道次温轧的相对压下率为40%，第二道次温轧的相对压下率为40%，第三次道次温轧的相对压下率为33%；
S5、在惰性氛围下，将所述第一温轧板以57℃/s的速率升温至850℃，然后进行两道次温轧，以100℃/s的速率冷却至室温，得厚度为1.5mm的中锰钢；其中，第一道次温轧后的温轧板的厚度为2.1mm。
实施例2
本实施例提供一种中锰钢，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.13%，Mn：9%，Ti：0.6%，Al：3.5%，Ni：0.08%，V：0.15%，Mo：0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质；
本实施例提供上述中锰钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、在惰性氛围下，于1500℃下，设置超声功率为4kW，搅拌速率为400rpm，采用超声处理和搅拌处理将C、Fe和Mn熔炼4h，得第一钢液；在所述第一钢液中加入Ti、Ni、V、Mo和Al，于1800℃下，设置超声功率为4kW，搅拌速率为500rpm，采用超声处理和搅拌处理熔炼2h，然后以100℃/s的速率冷却至室温，得金属板坯；
S2、将所述金属板坯于800℃下进行横向锻造，得锻造钢锭；其中，所述金属板坯可以为横截面面积是42.6mm×42.6mm的长方体；横向锻造的具体方法为：对所述金属板坯的垂直于横截面的相对的侧面进行锻压，且每次锻压完一个侧面后旋转90°继续锻压下一个侧面，至总横截面的面积减少85%，得锻造钢锭，每次锻压的相对压下率为40%；
S3、将所述锻造钢锭于600℃下固溶处理4h，得铸件；
S4、在惰性氛围下，将所述铸件于300℃下进行三道次温轧，以110℃/s的速率冷却至室温，然后于-176℃下冷冻18min，得厚度为3.1mm的第一温轧板；其中，三道次温轧中第一道次温轧的相对压下率为45%，第二道次温轧的相对压下率为43%，第三次道次温轧的相对压下率为40%；
S5、在惰性氛围下，将所述第一温轧板以62℃/s的速率升温至650℃，然后进行两道次温轧，以110℃/s的速率冷却至室温，得厚度为2mm的中锰钢；其中，第一道次温轧后的温轧板的厚度为2.3mm。
实施例3
本实施例提供一种中锰钢，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.16%，Mn：7%，Ti：1.2%，Al：2.7%，Ni：0.13%，V：0.12%，Mo：0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质；
本实施例提供上述中锰钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、在惰性氛围下，于1620℃下，设置超声功率为3kW，搅拌速率为350rpm，采用超声处理和搅拌处理将C、Fe和Mn熔炼3h，得第一钢液；在所述第一钢液中加入Ti、Ni、V、Mo和Al，于1710℃下，设置超声功率为3kW，搅拌速率为450rpm，采用超声处理和搅拌处理熔炼1.5h，然后以110℃/s的速率冷却至室温，得金属板坯；
S2、将所述金属板坯于750℃下进行横向锻造，得锻造钢锭；其中，所述金属板坯可以为横截面面积是40.8mm×40.8mm的长方体；横向锻造的具体方法为：对所述金属板坯的垂直于横截面的相对的侧面进行锻压，且每次锻压完一个侧面后旋转90°继续锻压下一个侧面，至总横截面的面积减少88%，得锻造钢锭，每次锻压的相对压下率为35%；
S3、将所述锻造钢锭于720℃下固溶处理2h，得铸件；
S4、在惰性氛围下，将所述铸件于330℃下进行三道次温轧，以104℃/s的速率冷却至室温，然后于-186℃下冷冻15min，得厚度为3mm的第一温轧板；其中，三道次温轧中第一道次温轧的相对压下率为42%，第二道次温轧的相对压下率为41%，第三次道次温轧的相对压下率为38%；
S5、在惰性氛围下，将所述第一温轧板以60℃/s的速率升温至720℃，然后进行两道次温轧，以108℃/s的速率冷却至室温，得厚度为1.7mm的中锰钢；其中，第一道次温轧后的温轧板的厚度为2.2mm。
对比例1
本对比例提供一种中锰钢，与实施例1不同在于：由以下化学成分组成：C：0.19%，Mn：5%，Ti：1.5%，Al：1.5%，Ni：0.15%，V：0.10%，Mo：0.03%，余量为Fe和不可避免的杂质；
其他操作与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种中锰钢，与实施例1不同在于：由以下化学成分组成：C：0.19%，Mn：5%，Al：2.5%，Ni：0.15%，V：0.10%，Mo：1.53%，余量为Fe和不可避免的杂质；
其他操作与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种中锰钢，与实施例1不同在于：S4、在惰性氛围下，将所述铸件于400℃下进行三道次温轧，以100℃/s的速率冷却至室温，得厚度为2.8mm的第一温轧板；其中，三道次温轧中第一道次温轧的相对压下率为40%，第二道次温轧的相对压下率为40%，第三次道次温轧的相对压下率为33%；
其他组分和操作与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种中锰钢，与实施例1不同在于：S5、在惰性氛围下，将所述第一温轧板以57℃/s的速率升温至850℃，然后进行两道次温轧，自然冷却至室温，得厚度为1.5mm的中锰钢；其中，第一道次温轧后的温轧板的厚度为2.1mm；
其他组分和操作与实施例1相同。
将实施例1-3和对比例1-4制备的中锰钢的屈服强度、抗拉强度、总伸长率和强塑积进行检测，其中，强塑积=抗拉强度*延伸率，屈服强度、抗拉强度和总伸长率按GB/T10120-2013进行检测。具体检测结果见表1：
表1
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中锰钢，其特征在于，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.13%~0.19%，Mn：5%~9%，Ti：0.6%~1.5%，Al：2.5%~3.5%，Ni：0.08%~0.15%，V：0.10%~0.15%，Mo：0.03%~0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的中锰钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在惰性氛围下，于1500℃~1800℃和超声条件下，将C、Fe和Mn进行第一次熔炼，得第一钢液；向所述第一钢液中加入Ti、Ni、V、Mo和Al，于1500℃~1800℃和超声条件下，进行第二次熔炼，然后以100℃/s~120℃/s的速率冷却，得金属板坯；
S2、将所述金属板坯于700℃~800℃下进行横向锻造，得锻造钢锭；
S3、将所述锻造钢锭于600℃~800℃下进行固溶处理，得铸件；
S4、在惰性氛围下，将所述铸件于300℃~400℃下进行第一次温轧，以100℃/s~110℃/s的速率冷却至室温，然后于-196℃~-176℃下冷冻，得第一温轧板；
S5、在惰性氛围下，将所述第一温轧板升温至650℃~850℃进行第二次温轧，然后以100℃/s~110℃/s的速率冷却，得所述中锰钢。
3. 如权利要求2所述的中锰钢的制备方法，其特征在于，S1中，所述超声的功率均为2kW~4kW；和/或
S1中，所述第一次熔炼的时间为2h~4h；和/或
S1中，所述第二次熔炼的时间为1h~2h。
4.如权利要求2所述的中锰钢的制备方法，其特征在于，S2中，所述金属板坯为横截面是正方形的长方体；和/或
S2中，所述横向锻造的具体方法包括：对所述金属板坯的垂直于横截面的相对的侧面进行锻压，且每次锻压完一个侧面后旋转90°继续锻压下一个侧面，至总横截面的面积减少85%~90%，得锻造钢锭。
5.如权利要求2所述的中锰钢的制备方法，其特征在于，S2中，所述锻造钢锭的母体奥氏体为横向尺寸为1.8mm~4.6mm，长径比为9~15的棒状晶粒；和/或
S3中，所述固溶处理的时间为1h~4h。
6.如权利要求2所述的中锰钢的制备方法，其特征在于，S4中，所述第一次温轧为三道次温轧。
7. 如权利要求6所述的中锰钢的制备方法，其特征在于，所述三道次温轧中第一道次温轧的相对压下率为40%~45%，第二道次温轧的相对压下率为40%~44%，第三次道次温轧的相对压下率为33%~40%。
8.如权利要求2所述的中锰钢的制备方法，其特征在于，S4中，所述第一温轧板的厚度为2.8mm~3.1mm；和/或
S4中，所述冷冻的时间为14min~18min。
9. 如权利要求2所述的中锰钢的制备方法，其特征在于，S5中，所述升温的速率为57℃/s~62℃/s；和/或
S5中，所述中锰钢的厚度为1.5mm~2mm；和/或
S5中，所述第二次温轧为两道次温轧。
10.如权利要求9所述的中锰钢的制备方法，其特征在于，所述第二次温轧中第一道次温轧结束后，温轧板的厚度为2.1mm~2.3mm。
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|---|---|---|---|---|
| KR20090012045A (ko) * | 2007-07-27 | 2009-02-02 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 용접 금속 및 티타니아계 플럭스 코어드 와이어 |
| CN104046891A (zh) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | 香港城市大学 | 纳米金属间化合物强化的超高强度铁素体钢及其制造方法 |
| CN112410681A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-26 | 燕山大学 | 一种高强塑积中锰钢及其制备方法 |
| CN116555672A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-08-08 | 南京理工大学 | 一种高强韧性中锰钢板材及其制备方法 |
| CN116904836A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-10-20 | 昆明理工大学 | 一种高硬度高韧性贝氏体耐磨钢的制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090012045A (ko) * | 2007-07-27 | 2009-02-02 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 용접 금속 및 티타니아계 플럭스 코어드 와이어 |
| CN104046891A (zh) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | 香港城市大学 | 纳米金属间化合物强化的超高强度铁素体钢及其制造方法 |
| CN112410681A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-26 | 燕山大学 | 一种高强塑积中锰钢及其制备方法 |
| CN116555672A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-08-08 | 南京理工大学 | 一种高强韧性中锰钢板材及其制备方法 |
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