CN117626140B - 一种中锰钢板材及其制备方法 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
本发明涉及金属铸造技术领域，具体公开一种中锰钢板材及其制备方法。本发明提供的中锰钢添加有C、Mn、Al、Ni、Mo、Ti、Nb、Cu和V，各个元素之间达到了复合强化的作用，使制备的中锰钢板材具有优异的抗拉强度的同时，还兼具有一定的延伸率和抗氢脆能力。本发明通过将原料进行熔炼、热轧、温轧、循环退火、将退火温轧板制备为芯层为蜂窝状结构的中锰钢板坯，最后进行电镀得到中锰钢板材。本发明提供的方法制备的中锰钢板材具有优异的强度的同时，还兼具有一定的延伸率和优异的抗氢脆能力；本发明提供的中锰钢板材通过制备成特定的三层结构，其具有轻量化的特点，还兼具有一定的保温隔音效果。
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板材及其制备方法。
背景技术
汽车行业对国家经济发展和社会进步的促进作用越来越重要，已成为国民经济的主要支柱之一。然而，汽车行业的发展带来了一系列的环境污染和能源短缺等问题，在解决能源短缺的诸多措施中，汽车轻量化效果最为显著。基于材料轻量化选择和设计的角度，中锰钢具有优异的综合力学性能和较低的生产成本，得到了工业界和学术界的重视。但是一直以来，中锰钢在使用过程中也存在很多问题，比如钢板的高强度化导致成形性降低，并且，伴随有含氢的还原性气氛下的退火，氢侵入钢板中，使其内部存在的氢也会导致成型性降低；并且当中锰钢在苛刻的交变应力下工作，在与大气、水、腐蚀性液体接触时极易发生锈蚀导致渗氢，在零部件使用过程中发生不可预测的延迟破坏性断裂，导致极大的安全隐患。因此，提供一种兼具轻量化、高强度、高成型性和耐氢脆特性的中锰钢板材具有重要意义。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种中锰钢板材及其制备方法。本本发明提供的中锰钢添加有C、Mn、Al、Ni、Mo、Ti、Nb、Cu和V，各个元素之间达到了复合强化的作用，使制备的中锰钢板材具有优异的抗拉强度同时，还兼具有一定的延伸率和抗氢脆能力。
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板材，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.05%~0.2%，Mn：3%~12%，Al：3%~5%，Ni：2%~10%，Mo：0.05%~0.12%，Ti：0.05%~0.15%，Nb：0.02%~0.08%，Cu：0.3%~0.5%，V：0.05%~0.1%，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板材，采用低碳、中锰和高铝的轻量化设计理念，其中，Al元素添加有利于使材料达到轻量化的效果，Cu能在中锰钢板材中可以细化晶粒、增加纳米相数量密度、还可以提高提高中锰钢材表面保护层的致密性以达到避免侵蚀性离子进入钢基体的效果，提高板材的防腐蚀性能；控制Ni含量能够提高中锰钢板材中奥氏体含量，还保持奥氏体稳定性，有利于中锰钢板材防腐蚀性能的提高；Nb、Ti和V的添加有利于与C形成碳化物，进而抑制晶粒长大从而达到强析出的效果，进而提高中锰钢板材的强度，并且Nb、Ti和V的碳氮化合物纳米析出相最为氢陷阱能吸附钢中锰钢板材中游离氢，阻止其向裂纹尖端等敏感区域聚集；Mo的添加还能有效地组织纳米析出相的粗化，使中锰钢板材的抗氢致滞后断裂性能更加优异和稳定。本发明中各个元素之间达到了复合强化的作用，使制备的中锰钢板材具有优异的抗拉强度同时，还兼具有一定的延伸率和抗氢脆能力。
优选的，所述中锰钢板材由原料熔炼、热轧、温轧和循环退火，得到退火温轧板，将所述退火温轧板制备为芯层为蜂窝状结构的中锰钢板坯，然后电镀得到。
本发明第二个方面提供上述中锰钢板材的制备方法，包括如下步骤：
S1、在惰性氛围下，将Fe、Mn和C于1500℃~1700℃下进行第一次熔炼，得第一钢液；在所述第一钢液中加入Cu、Ni、Al、Ti、Mo、V和Nb，然后于1550℃~1600℃下进行第二次熔炼，冷却，得板坯；
S2、在惰性氛围下，将所述板坯于1000℃~1300℃进行固溶处理，然后于900℃~1200℃下进行两道次粗轧，得初级热轧板；将所述初级热轧板于1200℃~1250℃下进行加热，然后进行两道次精轧，得热轧板；
S3、在惰性气氛下，将所述热轧板于800℃~900℃下进行固溶处理，得处理热轧板；将所述处理热轧板于550℃~650℃下进行两道次温轧，得第一阶段温轧板；将所述第一阶段温轧板于650℃~680℃下进行退火，得中间退火板；将所述中间退火板于600℃~650℃下进行一道次温轧，得温轧板；
S4、将所述温轧板于550℃~650℃下循环退火2~6次，得退火温轧板；
S5、将所述退火温轧板折叠制备若干蜂窝状正六边形的空腔单元，在同一平面内将所述空腔单元的相邻单元边位置进行固定，然后在所述空腔单元内放置金属钯粉末，得处理中层板坯；
S6、由上至下，依次按照退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板进行叠放，然后将各层间通过发泡胶进行粘结，于60℃~70℃下反应，最后于100℃~110℃下进行固化，得中锰钢板坯；
S7、将所述中锰钢板坯于150℃~300℃下进行加热，然后于电解液中进行电镀，得电镀板；将所述电镀板于100℃~200℃下进行保温，得所述中锰钢板材。
相对于现有技术，本发明提供的中锰钢板材的制备方法，在第二次熔炼过程中加入Cu、Ni、Al、Ti、Mo、V和Nb，并且限定了特定的熔炼温度，有利于使Cu、Ni、Al、Ti、Mo、V和Nb元素充分发挥效果，其中，Cu能增加纳米相数量的密度，提高中锰钢板材的耐腐蚀性，Nb、V和Ti形成的碳氮化物纳米析出相可以吸附钢基材中的游离氢，提高抗氢脆性能；Mo的添加还能有效地组织纳米析出相的粗化，使中锰钢板材的抗氢致滞后断裂性能更加优异和稳定，本发明在特定的熔炼条件下添加各合金元素有利于进一步提高中锰钢板材的抗氢脆性能和耐腐蚀性能；进一步，在特定的温度下进行固溶处理，能进一步使元素均匀分布，有利于提高中锰钢板材的强度，还能减少中锰钢板材中非金属夹杂物和氧化物等有害物质含量，提高中锰钢板材的耐腐蚀性能；本发明限定了热轧工艺和温轧工艺结合的轧制工艺，其中，特定的热轧工艺能够使板材中的晶粒变得活跃，使晶界的移动更加容易，在一定程度上可以提高中锰钢板材的延伸率，进一步，特定的温轧工艺还能消除板坯内部应力，提高材料的稳定性，即本发明通过热轧结合温轧的轧制工艺，使中锰钢板材具有高强度的同时，还兼具有一定的延伸率，改善了中锰钢板材的韧性和稳定性；通过限定循环退火工艺，能在保证中锰钢强度的同时尽可能使奥氏体的转化率达到最大，最终的到奥氏体和铁素体的双相组织，显著提高中锰钢强度、韧性和耐腐蚀性能，本发明特定的退火工艺能得到更小尺寸的奥氏体及大量逆转变奥氏体，以提高中锰钢板材的耐氢脆性能，在此退火工艺下海能够形成更多的V、Nb和Ti的碳化物，达到细化晶粒的作用和“吸氢”效果，从而极大地提高中锰钢板材的耐氢脆性能和强度；本发明将中锰钢板材制备为具有三层结构的板材，其中，中层板坯具有特定的蜂窝状结构，使制备的中锰钢板材达到轻量化作用的前提下，与中层板坯和下层板坯配合使用，还能达到一定的隔音和保温效果，其内部的钯元素还能通过吸收空腔单元内部的氢进一步提高了中锰钢板材的耐氢脆性能；将电镀板在特定温度下进行保温，能达到一定的去氢效果，提高中锰钢板材的稳定性，使其在低温等恶劣环境下还具有优异的耐氢脆效果。
本发明通过将原料进行熔炼、热轧、温轧、循环退火、将退火温轧板制备为芯层为蜂窝状结构的中锰钢板坯，最后进行电镀得到中锰钢板材，本发明提供的方法制备的中锰钢板材具有优异的强度的同时，还兼具有一定的延伸率和优异的抗氢脆能力；本发明提供的中锰钢板材通过制备成特定的三层结构，其具有轻量化的特点，还兼具有一定的保温隔音效果。
优选的，S1中，C和Fe以合金形式加入，Mn、Cu、Ni、Al、Ti、Mo、V和Nb以单质形式加入。
优选的，S1中，所述第一次熔炼的时间为2h~6h。
优选的，S1中，所述第二次熔炼的时间为30min~45min。
优选的熔炼时间有利于进一步提高中锰钢板材的综合性能。
优选的，S1中，所述第一次熔炼和第二次熔炼时均需要进行吹氩搅拌。
进一步优选的，吹氩的压力为0.4MPa~0.6MPa。
进一步优选的，所述第一次熔炼时吹氩搅拌的氩气流量为7L/min~10L/min。
进一步优选的，所述第一次熔炼时吹氩搅拌的速率为60rpm~80rpm。
进一步优选的，所述第二次熔炼时吹氩搅拌的氩气流量为7L/min~10L/min。
进一步优选的，所述第二次熔炼时吹氩搅拌的速率为80rpm~100rpm。
优选的，S2中，所述固溶处理的时间为8h~20h。
优选的，S2中，所述两道次粗轧中第一道次粗轧的相对压下率为60%~65%，第二道次粗轧的相对压下率为40%~45%。
优选的，S2中，所述初级热轧板的厚度为12mm~15mm。
优选的，S2中，所述加热的时间为30min~40min。
优选的，S2中，所述两道次精轧中第一道次精轧的相对压下率为59%~60%，第二道次精轧的相对压下率为49%~50%。
优选的，S2中，所述热轧板的厚度为2.5mm~3mm。
优选的，S3中，所述固溶处理的时间为1h~2h。
优选的，S3中，所述两道次温轧的相对压下率均为18%~20%。
优选的，S3中，所述第一阶段温轧板的厚度为1.68mm~1.92mm。
优选的，S3中，所述退火的时间为3min~5min。
优选的，S3中，所述温轧板的厚度为1mm~1.25mm。
优选的，S4中，每次退火的保温时间为5min~60min。
优选的退火时间有利于使板材中的奥氏体转化率达到最大，进而提高板材的强度和韧性。
优选的，S4中，每次退火结束后将处理的温轧板冷却至20℃~35℃。
优选的，S5中，所述金属钯粉末的粒径为10μm-30μm。
优选的，S5中，所述金属钯粉末的使用量为10mg/cm2-15mg/cm2。
进一步优选的，所述金属钯粉末的使用量是按照空腔单元的内表面积添加的。
优选的，金属钯粉末的使用量有利于提高板材的耐氢脆性能。
优选的，S5中，所述蜂窝状正六边形的边长为1cm~5cm。
优选的，S5中，所述退火温轧板可通过弯折的方式制备成若干蜂窝状正六边形的空腔单元。
优选的结构在一定程度上还能提高板材的隔音和保温效果。
进一步优选的，S6中，为了使退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板在发泡过程中更好的固定，可以在上层的退火温轧板和下层的退火温轧板上留有配合梢头，通过梢头进行固定。
优选的，S6中，发泡胶可以为聚氨酯预聚体，但不限于此，不限定具体使用量，只要能将退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板粘结即可。
优选的，S7中，所述退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板的厚度比为1:（2.8-3）:1。
优选的比例能够提高板材的保温效果。
需要进一步说明的是，所述处理中层板坯的厚度为蜂窝状正六边形形成的六棱柱的高，退火温轧板的厚度为板坯的厚度。
优选的，S6中，所述反应的时间为1h~2h。
优选的，S6中，所述固化的时间为1h-2h。
优选的，S7中，所述加热的时间为2h~12h。
优选的，S7中，所述电解液的制备方法包括如下：
将氯化锌、氯化钾、氯铵、苹果酸、乳化剂、整平剂和光亮剂加入水中，然后调节pH为1.8~2.0，得所述电解液。
进一步优选的，所述氯化锌在电解液的浓度为40g/L~42g/L，所述氯化钾在电解液的浓度为60g/L~62g/L，所述氯铵在电解液的浓度为50g/L~52g/L，所述苹果酸在电解液的浓度为5g/L~7g/L，所述乳化剂在电解液的浓度为2g/L~4g/L，所述整平剂在电解液的浓度为0.9g/L~1.1g/L，所述光亮剂在电解液的浓度为0.1g/L~0.3g/L。
进一步优选的，所述乳化剂、整平剂和光亮剂均为本领域常用的型号。
优选的，S7中，所述电镀的条件为：所述电镀的温度为15℃~25℃，电流的密度为1.2A/dm2~1.5A/dm2。
优选的，S7中，所述保温的时间为1h~2h。
优选的，S7中，所述中锰钢板坯在加热前还需要进行清洗，以达到可电镀的标准。
本发明第三个方面提供上述中锰钢板材在汽车或管道运输中的应用。
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板材，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.05%，Mn：12%，Al：3%，Ni：10%，Mo：0.12%，Ti：0.05%，Nb：0.02%，Cu：0.5%，V：0.05%，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，将Fe、Mn和C于1700℃下熔炼2h，熔炼时需要吹氩搅拌，吹氩的压力为0.4MPa，氩气流量为7L/min，搅拌速率为60rpm，得第一钢液；在所述第一钢液中加入Cu、Ni、Al、Ti、Mo、V和Nb，然后于1600℃下熔炼45min，熔炼时也需要吹氩搅拌，吹氩的压力为0.4MPa，氩气流量为10L/min，搅拌速率为100rpm，冷却，得板坯；
S2、在惰性氛围下，将所述板坯于1300℃固溶处理20h，然后于900℃下进行两道次粗轧，其中，第一道次粗轧的相对压下率为60%，第二道次粗轧的相对压下率为40%，得厚度为12mm的初级热轧板；将所述初级热轧板于1200℃下加热30min，然后进行两道次精轧，其中第一道次精轧的相对压下率为59%，第二道次精轧的相对压下率为49%，得厚度为2.5mm的热轧板；
S3、在惰性气氛下，将所述热轧板于900℃下固溶处理1h，得处理热轧板，将所述处理热轧板于550℃下进行两道次温轧，其中，第一道次温轧的相对压下率为18%，第二道次温轧的相对压下率为18%，得厚度为1.68mm的第一阶段温轧板，将所述第一阶段温轧板于680℃下退火3min，得中间退火板，将所述中间退火板于650℃下进行一道次温轧，得厚度为1mm的温轧板；
S4、将所述温轧板于550℃下循环退火2次，每次的退火的保温时间为5min，每次退火结束后将处理的温轧板冷却至20℃，得退火温轧板；
S5、将退火温轧板通过折叠方式制备若干变成为1cm的蜂窝状正六边形的空腔单元，在同一平面内将所述空腔单元的相邻单元边位置进行固定，然后在所述空腔单元内放置粒径为10μm-15μm的金属钯粉末，金属钯粉末的使用量为10mg/cm2，得处理中层板坯；
S6、由上至下，依次按照退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板进行叠放，然后将各层间通过涂抹聚氨酯预聚体发泡胶进行粘结，于60℃下保温1h，最后于110℃下固化2h，得所述中锰钢板坯；其中，退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板的厚度比为1:2.8:1；
S7、将所述中锰钢板坯进行清洗，于300℃下进行加热12h，然后于电解液中进行电镀，得电镀板；将所述电镀板于200℃下进行保温1h，得所述中锰钢板材；
所述电解液的制备方法包括如下：将氯化锌、氯化钾、氯铵、苹果酸、乳化剂、整平剂和光亮剂加入水中，然后调节pH为1.8~2.0，得所述电解液，其中氯化锌在电解液的浓度为42g/L，所述氯化钾在电解液的浓度为60g/L，所述氯铵在电解液的浓度为50g/L，所述苹果酸在电解液的浓度为7g/L，所述乳化剂在电解液的浓度为4g/L，所述整平剂在电解液的浓度为0.9g/L，所述光亮剂在电解液的浓度为0.3g/L；
电镀的条件为：所述电镀的温度为25℃，电流的密度为1.2A/dm2。
实施例2
本实施例提供一种中锰钢板材，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.2%，Mn：3%，Al：5%，Ni：2%，Mo：0.05%，Ti：0.15%，Nb：0.08%，Cu：0.3%，V：0.1%，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，将Fe、Mn和C于1500℃下熔炼6h，熔炼时需要吹氩搅拌，吹氩的压力为0.6MPa，氩气流量为10L/min，搅拌速率为80rpm，得第一钢液；在所述第一钢液中加入Cu、Ni、Al、Ti、Mo、V和Nb，然后于1550℃下熔炼30min，熔炼时也需要吹氩搅拌，吹氩的压力为0.6MPa，氩气流量为7L/min，搅拌速率为80rpm，冷却，得板坯；
S2、在惰性氛围下，将所述板坯于1000℃固溶处理8h，然后于1200℃下进行两道次粗轧，其中，第一道次粗轧的相对压下率为65%，第二道次粗轧的相对压下率为45%，得厚度为15mm的初级热轧板；将所述初级热轧板于1250℃下加热40min，然后进行两道次精轧，其中第一道次精轧的相对压下率为60%，第二道次精轧的相对压下率为50%，得厚度为3mm的热轧板；
S3、在惰性气氛下，将所述热轧板于800℃下固溶处理2h，得处理热轧板，将所述处理热轧板于650℃下进行两道次温轧，其中，第一道次温轧的相对压下率为20%，第二道次温轧的相对压下率为20%，得厚度为1.92mm的第一阶段温轧板，将所述第一阶段温轧板于650℃下退火5min，得中间退火板，将所述中间退火板于600℃下进行一道次温轧，得厚度为1.25mm的温轧板；
S4、将所述温轧板于650℃下循环退火6次，每次退火的保温时间为60min，每次退火结束后将处理的温轧板冷却至35℃，得退火温轧板；
S5、将退火温轧板通过折叠方式制备若干变成为5cm的蜂窝状正六边形的空腔单元，在同一平面内将所述空腔单元的相邻单元边位置进行固定，然后在所述空腔单元内放置粒径为15μm-20μm的金属钯粉末，金属钯粉末的使用量为15mg/cm2，得处理中层板坯；
S6、由上至下，依次按照退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板进行叠放，然后将各层间通过涂抹聚氨酯预聚体发泡胶进行粘结，于70℃下保温2h，最后于100℃下固化1h，得所述中锰钢板坯；其中，退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板的厚度比为1:3:1；
S7、将所述中锰钢板坯进行清洗，于150℃下进行加热2h，然后于电解液中进行电镀，得电镀板；将所述电镀板于100℃下进行保温2h，得所述中锰钢板材；
所述电解液的制备方法包括如下：将氯化锌、氯化钾、氯铵、苹果酸、乳化剂、整平剂和光亮剂加入水中，然后调节pH为1.8~2.0，得所述电解液，其中氯化锌在电解液的浓度为40g/L，所述氯化钾在电解液的浓度为62g/L，所述氯铵在电解液的浓度为52g/L，所述苹果酸在电解液的浓度为5g/L，所述乳化剂在电解液的浓度为2g/L，所述整平剂在电解液的浓度为1.1g/L，所述光亮剂在电解液的浓度为0.1g/L；
电镀的条件为：所述电镀的温度为15℃，电流的密度为1.5A/dm2。
实施例3
本实施例提供一种中锰钢板材，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.1%，Mn：10%，Al：4%，Ni：5%，Mo：0.1%，Ti：0.1%，Nb：0.06%，Cu：0.4%，V：0.07%，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，将Fe、Mn和C于1600℃下熔炼4h，熔炼时需要吹氩搅拌，吹氩的压力为0.5MPa，氩气流量为8L/min，搅拌速率为70rpm，得第一钢液；在所述第一钢液中加入Cu、Ni、Al、Ti、Mo、V和Nb，然后于1570℃下熔炼40min，熔炼时也需要吹氩搅拌，吹氩的压力为0.5MPa，氩气流量为8L/min，搅拌速率为90rpm，冷却，得板坯；
S2、在惰性氛围下，将所述板坯于1200℃固溶处理10h，然后于1200℃下进行两道次粗轧，其中，第一道次粗轧的相对压下率为63%，第二道次粗轧的相对压下率为42%，得厚度为13mm的初级热轧板；将所述初级热轧板于1230℃下加热35min，然后进行两道次精轧，其中第一道次精轧的相对压下率为60%，第二道次精轧的相对压下率为50%，得厚度为2.6mm的热轧板；
S3、在惰性气氛下，将所述热轧板于850℃下固溶处理1.5h，得处理热轧板，将所述处理热轧板于600℃下进行两道次温轧，其中，第一道次温轧的相对压下率为18%，第二道次温轧的相对压下率为20%，得厚度为1.71mm的第一阶段温轧板，将所述第一阶段温轧板于670℃下退火4min，得中间退火板，将所述中间退火板于630℃下进行一道次温轧，得厚度为1.15mm的温轧板；
S4、将所述温轧板于600℃下循环退火5次，每次退火的保温时间为30min，每次退火结束后将处理的温轧板冷却至25℃，得退火温轧板；
S5、将退火温轧板通过折叠方式制备若干变成为3cm的蜂窝状正六边形的空腔单元，在同一平面内将所述空腔单元的相邻单元边位置进行固定，然后在所述空腔单元内放置粒径为20μm-30μm的金属钯粉末，金属钯粉末的使用量为13mg/cm2，得处理中层板坯；
S6、由上至下，依次按照退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板进行叠放，然后将各层间通过涂抹聚氨酯预聚体发泡胶进行粘结，于65℃下保温1.5h，最后于105℃下固化1.5h，得所述中锰钢板坯；其中，退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板的厚度比为1:3:1；
S7、将所述中锰钢板坯进行清洗，于200℃下进行加热10h，然后于电解液中进行电镀，得电镀板；将所述电镀板于150℃下进行保温1.5h，得所述中锰钢板材；
所述电解液的制备方法包括如下：将氯化锌、氯化钾、氯铵、苹果酸、乳化剂、整平剂和光亮剂加入水中，然后调节pH为1.8~2.0，得所述电解液，其中氯化锌在电解液的浓度为41g/L，所述氯化钾在电解液的浓度为61g/L，所述氯铵在电解液的浓度为51g/L，所述苹果酸在电解液的浓度为6g/L，所述乳化剂在电解液的浓度为3g/L，所述整平剂在电解液的浓度为1g/L，所述光亮剂在电解液的浓度为0.2g/L；
电镀的条件为：所述电镀的温度为20℃，电流的密度为1.4A/dm2。
对比例1
本对比例提供一种中锰钢板材，与实施例1不同在于：由以下化学成分组成：C：0.05%，Mn：12%，Al：3%，Ni：14%，Mo：0.12%，Ti：0.05%，Nb：0.02%，Cu：0.5%，V：0.05%，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板材，与实施例1不同在于：由以下化学成分组成：C：0.05%，Mn：12%，Al：3%，Ni：10%，Ti：0.05%，Nb：0.02%，Cu：0.5%，V：0.05%，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板材，与实施例1不同在于：由以下化学成分组成：C：0.05%，Mn：12%，Al：3%，Ni：10%，Mo：0.12%，Ti：0.05%，Cu：0.5%，V：0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质；
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板材，与实施例1不同在于：S5中，将退火温轧板通过折叠方式制备若干变成为3cm的蜂窝状正六边形的空腔单元，在同一平面内将所述空腔单元的相邻单元边位置进行固定，得处理中层板坯；
其他组分和操作与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供一种中锰钢板材，与实施例1不同在于：S4中，将所述温轧板于600℃下退火，退火的保温时间为30min，退火结束后将处理的温轧板冷却至25℃，得退火温轧板；
其他组分和操作与实施例1相同。
将实施例1~3和对比例1~5制备的中锰钢板材在0.05M H2SO4和0.5g/L硫脲溶液中和800℃冲氢1h，借助线切割将冲氢的实验钢按照ASTM-E8-E8M标准和沿轧制方向加工成热拉伸试样，随后按1.5mm/min拉伸速率进行拉伸性能测试。金属材料的氢脆敏感度试验参照标准《GB/T 34542.3-2018气储存输送系统第3部分：金属材料氢脆敏感度试验方法》进行检测，具体检测结果见表1-2：
表1
表2
本发明实施例提供的中锰钢板材，具有优异的屈服强度、拉伸强度和延伸率，并且冲氢后，其屈服强度、拉伸强度和延伸率也并没有明显的降低，其具有优异的耐氢脆性能。
本发明实施例提供的中锰钢板材，将其作为汽车用钢或管道运输钢时，其相对于常规的汽车用钢减轻20%；其可以降低车辆在道路行驶和发动机工作时产生的宽频噪音以及在管道运输中流体的噪音，可达到（500～800Hz）的降噪效果，中锰钢板材特定的结构还具有一定的保温效果，是为汽车用钢以及管道运输行业提供良好的材料基础。
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)
1.一种中锰钢板材，其特征在于，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.05%~0.2%，Mn：3%~12%，Al：3%~5%，Ni：2%~10%，Mo：0.05%~0.12%，Ti：0.05%~0.15%，Nb：0.02%~0.08%，Cu：0.3%~0.5%，V：0.05%~0.1%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述中锰钢板材的制备方法包括如下步骤：
S1、在惰性氛围下，将Fe、Mn和C于1500℃~1700℃下进行第一次熔炼，得第一钢液；在所述第一钢液中加入Cu、Ni、Al、Ti、Mo、V和Nb，然后于1550℃~1600℃下进行第二次熔炼，冷却，得板坯；
S2、在惰性氛围下，将所述板坯于1000℃~1300℃进行固溶处理，然后于900℃~1200℃下进行两道次粗轧，得初级热轧板；将所述初级热轧板于1200℃~1250℃下进行加热，然后进行两道次精轧，得热轧板；
S3、在惰性气氛下，将所述热轧板于800℃~900℃下进行固溶处理，得处理热轧板；将所述处理热轧板于550℃~650℃下进行两道次温轧，得第一阶段温轧板；将所述第一阶段温轧板于650℃~680℃下进行退火，得中间退火板；将所述中间退火板于600℃~650℃下进行一道次温轧，得温轧板；
S4、将所述温轧板于550℃~650℃下循环退火2~6次，得退火温轧板；
S5、将所述退火温轧板折叠制备若干蜂窝状正六边形的空腔单元，在同一平面内将所述空腔单元的相邻单元边位置进行固定，然后在所述空腔单元内放置金属钯粉末，得处理中层板坯；
S6、由上至下，依次按照退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板进行叠放，然后将各层间通过发泡胶进行粘结，于60℃~70℃下反应，最后于100℃~110℃下进行固化，得中锰钢板坯；
S7、将所述中锰钢板坯于150℃~300℃下进行加热，然后于电解液中进行电镀，得电镀板；将所述电镀板于100℃~200℃下进行保温，得所述中锰钢板材。
2.一种权利要求1所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在惰性氛围下，将Fe、Mn和C于1500℃~1700℃下进行第一次熔炼，得第一钢液；在所述第一钢液中加入Cu、Ni、Al、Ti、Mo、V和Nb，然后于1550℃~1600℃下进行第二次熔炼，冷却，得板坯；
S2、在惰性氛围下，将所述板坯于1000℃~1300℃进行固溶处理，然后于900℃~1200℃下进行两道次粗轧，得初级热轧板；将所述初级热轧板于1200℃~1250℃下进行加热，然后进行两道次精轧，得热轧板；
S3、在惰性气氛下，将所述热轧板于800℃~900℃下进行固溶处理，得处理热轧板；将所述处理热轧板于550℃~650℃下进行两道次温轧，得第一阶段温轧板；将所述第一阶段温轧板于650℃~680℃下进行退火，得中间退火板；将所述中间退火板于600℃~650℃下进行一道次温轧，得温轧板；
S4、将所述温轧板于550℃~650℃下循环退火2~6次，得退火温轧板；
S5、将所述退火温轧板折叠制备若干蜂窝状正六边形的空腔单元，在同一平面内将所述空腔单元的相邻单元边位置进行固定，然后在所述空腔单元内放置金属钯粉末，得处理中层板坯；
S6、由上至下，依次按照退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板进行叠放，然后将各层间通过发泡胶进行粘结，于60℃~70℃下反应，最后于100℃~110℃下进行固化，得中锰钢板坯；
S7、将所述中锰钢板坯于150℃~300℃下进行加热，然后于电解液中进行电镀，得电镀板；将所述电镀板于100℃~200℃下进行保温，得所述中锰钢板材。
3.如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S1中，所述第一次熔炼的时间为2h~6h；和/或
S1中，所述第二次熔炼的时间为30min~45min。
4. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S2中，所述固溶处理的时间为8h~20h；和/或
S2中，所述两道次粗轧中第一道次粗轧的相对压下率为60%~65%，第二道次粗轧的相对压下率为40%~45%；和/或
S2中，所述初级热轧板的厚度为12mm~15mm；和/或
S2中，所述加热的时间为30min~40min；和/或
S2中，所述两道次精轧中第一道次精轧的相对压下率为59%~60%，第二道次精轧的相对压下率为49%~50%；和/或
S2中，所述热轧板的厚度为2.5mm~3mm。
5. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S3中，所述固溶处理的时间为1h~2h；和/或
S3中，所述两道次温轧的相对压下率均为18%~20%；和/或
S3中，所述第一阶段温轧板的厚度为1.68mm~1.92mm；和/或
S3中，所述退火的时间为3min~5min；和/或
S3中，所述温轧板的厚度为1mm~1.25mm。
6. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S4中，每次退火的保温时间为5min~60min；和/或
S5中，所述金属钯粉末的粒径为10μm-30μm；和/或
S5中，所述金属钯粉末的使用量为10mg/cm2-15mg/cm2。
7. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S5中，所述蜂窝状正六边形的边长为1cm~5cm。
8. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S6中，所述退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板的厚度比为1:（2.8-3）:1；和/或
S6中，所述反应的时间为1h~2h；和/或
S6中，所述固化的时间为1h-2h。
9. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S7中，所述加热的时间为2h~12h；和/或
S7中，所述电镀的条件为：所述电镀的温度为15℃~25℃，电流的密度为1.2A/dm2~1.5A/dm2；和/或
S7中，所述保温的时间为1h~2h。
10.如权利要求1所述的中锰钢板材在汽车或管道运输中的应用。
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