RU2618678C1 - Способ деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой стали - Google Patents
Способ деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618678C1 RU2618678C1 RU2015149112A RU2015149112A RU2618678C1 RU 2618678 C1 RU2618678 C1 RU 2618678C1 RU 2015149112 A RU2015149112 A RU 2015149112A RU 2015149112 A RU2015149112 A RU 2015149112A RU 2618678 C1 RU2618678 C1 RU 2618678C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- temperature
- deformation
- annealing
- hours
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке аустенитных высокомарганцевых сталей с TWIP-эффектом, и может быть применено в автомобилестроении для производства несущих конструкций автомобиля. Для получения оптимальной комбинации прочности и пластичности стали проводят предварительный гомогенизационный отжиг слитка из аустенитной стали, содержащей в химическом составе марганец не менее 15% и алюминий не менее 1,5%, при температуре 1223 - 1423K в течение 2 - 8 часов, многократную ковку слитка при температуре 1223 – 1423К с суммарной истинной степенью деформации не менее 1.2. После ковки сталь подвергается гомогенизационному отжигу при 1223 - 1423К в течение 2 - 8 часов и последующей многократной горячей прокатке при 773 – 1423К с суммарной истинной степенью деформации не менее 2. Горячекатаную сталь подвергают отжигу в течение 1-2 часов при 1223 - 1423К, холодной деформации путем прокатки при температуре 293К до суммарной истинной степени не менее 3, с последующим рекристаллизационным отжигом в интервале температур 873 - 973К в течение 30 – 60 минут. 2 ил., 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке аустенитных высокомарганцевых сталей, и может быть применено в автомобилестроении для производства несущих конструкций автомобиля.
Высокомарганцевые аустенитные стали с TWIP эффектом (twinning induced plasticity – пластичность наведенная двойникованием) являются одними из наиболее перспективных материалов, используемых в автомобильной промышленности. Стали данного класса чрезвычайно пластичны и характеризуются высоким уровнем деформационного упрочнения, что делает их привлекательными для широкого применения в автомобильной промышленности. Очень большое деформационное упрочнение обеспечивается за счет деформационного двойникования, которое приводит к структурному упрочнению по закону Холла-Петча, и деформационного упрочнения благодаря росту плотности дислокаций при деформации [C.M. Young, O.D. Sherby. Sub-Grain Formation and Sub-Grain-Boundary Strengthening in Fe-Based Materials. J. Iron Steel Inst. 211 (1973) 640]. Таким образом, существенного повышения предела текучести сталей данного класса можно добиться в результате холодной пластической обработки. Однако повышение прочности в этом случае сопровождается падением пластичности. Сохранение достаточно высокого уровня пластичности и увеличение прочности может быть достигнуто за счет формирования в стали ультрамелкозернистой структуры, которая может быть получена в результате специальной деформационно-термической обработки, сочетающей холодную деформацию и отжиг [Y. Estrin, A. Vinogradov. Extreme grain refinement by severe plastic deformation: A wealth of challenging science. Acta Mater. 61 (2013) 782 - 817].
Известен способ получения горячекатаной полосы из хорошо деформируемой в холодном состоянии, высокопрочной аустенитной стали для легких конструкций с высоким содержанием марганца, алюминия и кремния, а также обладающей TWIP эффектом (Патент RU2335358, опубликованный 10.10.2008). Сущность способа заключается в том, что сталь для легких конструкций разливают на машине непрерывной разливки в непрерывную заготовку, а затем разделяют в слябы и прокатывают до конечной толщины. Разливают заготовку на машине непрерывной разливки тонких слябов с применением литейного порошка, затем делят на слябы, после окончания кристаллизации и разделения непрерывной заготовки на слябы осуществляют выравнивание температуры сляба в промежуточной печи, затем сляб без промежуточного охлаждения подвергают горячей прокатке. Недостатком данного метода является необходимость применения специализированного и энергозатратного оборудования, включающего CSP (CSP – производство тонких слябов) литейную установку, содержащую машину непрерывной разливки, промежуточную печь, которая является печью с роликовым подом, и прокатный стан. Также горячая прокатка не обеспечивает должного уровня механических свойств, сталь после данной обработки имеет низкий предел текучести.
В публикации D. P. Escobar и др. «Martensite reversion and texture formation in17Mn-0.06C TRIP/TWIP steel after hot cold rolling and annealing», J Mater Res Technol. (2014), т. 4, в. 2, стр.162-170, была исследована высокомарганцевая сталь с TWIP/TRIP эффектом (TRIP – пластичность наведенная мартенситным превращением), содержащая в химическом составе Si и Al, подвергнутая холодной прокатке и рекристаллизационному отжигу. В данном исследовании было показано, что после деформационно-термической обработки предел текучести достигает 650 МПа, предел прочности 950 МПа и относительное удлинение составляет 45%. Обработка стали предложенным способом обеспечивает высокие показатели прочности, однако не обеспечивает достаточную пластичность. Химический состав представленной в данной публикации стали обеспечивает энергию дефекта упаковки, соответствующую сталям с TRIP-эффектом, которые характеризуются повышенными прочностными свойствами, однако свойства стали после предложенной обработки не достигают должного уровня.
Наиболее близкий к предложенному изобретению способ, принятый за прототип, описан в патенте США №20100258218, опубликованном 14.10.2010 году. Способ получения высокопрочных листов TWIP стали, имеющей химический состав, вес. %: углерод (С) 0.15-0.30, кремний (Si) 0.01-0.03, марганец (Mn) 15-25, алюминий (Al) 1.2 – 3.0, фосфор (P) менее 0.020, сера (S) 0.001-0.002 и титан (Ti) 4.0-5.0, включает холодную прокатку горячекатаных стальных листов, с последующим отжигом. Стальные заготовки после литья подвергают горячей прокатке с 1100~1300°С (1373~1573К) до 850~950°С (1123~1223К) с последующим охлаждением на воздухе с 850 ~950°С до 650~750°С со скоростью охлаждения 35~45°С/с (308~318К/с) с целью получения в TWIP стали высоких прочностных показателей. Горячекатаные листы подвергались холодной прокатке и последующему рекристаллизационному отжигу при температуре 700~900°С (973~1173К) в течение 3~5 минут. Такая деформационно-термическая обработка позволила получить микроструктуру со средним размером зерен 2.1 мкм и предел текучести составил 550 МПа.
Описанный способ обработки не приводит к получению ультрамелкозернистой структуры, что в свою очередь не обеспечивает требуемый уровень механических свойств, предъявляемых к материалам для изготовления ответственных деталей автомобилей.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа деформационно-термической обработки аустенитных высокомарганцевых сталей с TWIP эффектом, содержащих в химическом составе марганец не менее 15% и алюминий не менее 1.5%, позволяющего получить оптимальную комбинацию прочности и пластичности в данных сталях.
Технический результат заключается в том, что:
- холодная пластическая обработка методом прокатки обеспечивает интенсивное деформационное упрочнение за счет обширного деформационного двойникования и формирования полос сдвига;
- последующий рекристаллизационный отжиг позволяет получить ультрамелкозернистую структуру со средним размером зерен менее 1 мкм, что способствует получению повышенных прочностных характеристик, при сохранении высоких значений пластичности.
Поставленная задача решается предложенным способом деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой стали с содержанием марганца более 15% и алюминия не менее 1.5% и обладающей TWIP-эффектом, который включает: предварительную термообработку, состоящую из гомогенизационного отжига при температуре 1223 - 1423K в течение 2 - 8 часов, многократную ковку при температуре 1223 – 1423К. Суммарная истинная степень деформации после ковки не менее 1.2. После достижения необходимой степени деформации сталь подвергается гомогенизационному отжигу при температуре 1223 - 1423К в течение 2 - 8 часов, с последующей многократной горячей прокаткой при температуре 773 – 1423К, суммарная истинная степень деформации не менее 2. После горячей прокатки сталь подвергают отжигу в течение 1-2 часов при температуре 1223 - 1423К. Далее сталь подвергают холодной деформации методом прокатки при температуре 293К до суммарной истинной степени не менее 3, с последующим рекристаллизационным отжигом в интервале температур 873 - 973К в течение 30 – 60 минут.
Примеры осуществления
Пример 1. Лист высокомарганцевой стали Fe - 0,3%C - 17%Mn - 1,5%Al был подвергнут термообработке. Сначала исходный материал в литом состоянии в виде слитка размерами 140х140х140 мм3 был подвергнут гомогенизационному отжигу в печи при температуре 1423К в течение 4-х часов. Затем этот слиток был прокован при температуре 1423К в три ступени: 140 мм →100 мм, 100 мм →70 мм, 70 мм →50 мм, суммарная истинная степень деформации составила 1. После этого материал опять был подвергнут гомогенизационному отжигу в печи при температуре 1423К в течение 4-х часов. Следующей стадией была прокатка в интервале температур 773 – 1423К в 5 проходов: 50 мм →34 мм, 34 мм →25 мм, 25 мм →17 мм, 17 мм →13 мм, 13 мм →10 мм, суммарная истинная деформация составила 1.6. Все стадии прокатки проводились без промежуточного нагревания. После прокатки сталь была подвергнута отжигу в течение 1 часа при температуре 1423К. Затем заготовка стали были подвергнута холодной прокатке при температуре 293К, после 4 проходов суммарная истинная степень деформации составила 3. Прокатанная заготовка стали была подвергнута рекристаллизационному отжигу при температуре 873К в течение 1 часа. После представленной обработки средний размер зерен составил 0.85 мкм.
Данный пример характеризуют следующие графические материалы:
Фиг. 1– схема деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой TWIP стали, где ε - истинная степень деформации.
Фиг. 2 – микроструктура стали, подвергнутой холодной прокатке до истинной степени деформации 3 и отжигу при температуре 873К в течение 1 часа.
Пример 2. Отличающийся от примера 1 тем, что в качестве материала исследования была использована высокомарганцевая сталь Fe - 0,3%C - 22%Mn - 1,5%Al и холодная прокатка проводилась до суммарной истинной степени деформации 1.6 с последующим рекристаллизационным отжигом при температуре 973К в течение 30 минут.
Из полученных стальных заготовок были вырезаны образцы для испытаний на механические свойства, образцы вырезались вдоль направления прокатки. В таблице 1 представлены результаты механических испытаний образцов. Механические испытания на растяжения проводились по ГОСТ 1497-84 при комнатной температуре.
Таблица 1. Механические свойства и средний размер зерен аустенитных высокомарганцевых TWIP сталей, подвергнутых деформационно-термической обработке.
Способ деформационно-термической обработки | Предел текучести, МПа | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение до разрушения,% | Средний размер зерен, мкм |
Пример 1 | ||||
После гомогенизационного отжига и горячей прокатки | 240 | 690 | 96 | 24 |
После холодной прокатки и рекристаллизационного отжига | 620 | 1000 | 62 | 0.85 |
Пример 2 | ||||
После гомогенизационного отжига и горячей прокатки | 235 | 660 | 67 | 24 |
После холодной прокатки и рекристаллизационного отжига | 560 | 950 | 60 | 1.3 |
Таким образом, достигнута задача по разработке нового способа деформационно-термической обработки аустенитной стали с высоким содержанием марганца, алюминия и обладающей TWIP-эффектом. Предложенный способ обработки приводит к получению ультрамелкозернистой стали, отличающейся повышенными показателями прочности и пластичности.
Claims (2)
-
- Способ деформационно-термической обработки аустенитной стали с содержанием марганца более 15 мас.%, алюминия не менее 1,5 мас.% и обладающей TWIP-эффектом, включающий горячую прокатку стали, холодную прокатку и рекристаллизационный отжиг, отличающийся тем, что предварительно осуществляют гомогенизационный отжиг стали при температуре 1223 - 1423K в течение 2 - 8 часов с последующей ковкой при температуре 1223 - 1423K до суммарной истинной степени деформации не менее 1,2, затем проводят гомогенизационный отжиг при температуре 1223 - 1423К в течение 2-8 часов, многократную горячую прокатку в интервале температур 773 - 1423K до суммарной истинной степени деформации не менее 2, отжиг горячекатаной стали в течение 1-2 часов при температуре 1223 - 1423К и холодную прокатку при температуре 293К до суммарной истинной степени не менее 3, при этом горячую прокатку стали проводят без промежуточного её нагрева, а рекристаллизационный отжиг после холодной прокатки ведут в интервале температур 873 - 973К в течение 30-60 минут.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015149112A RU2618678C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Способ деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой стали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015149112A RU2618678C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Способ деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой стали |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618678C1 true RU2618678C1 (ru) | 2017-05-10 |
Family
ID=58697850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015149112A RU2618678C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Способ деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой стали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618678C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692151C1 (ru) * | 2017-12-28 | 2019-06-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ получения листов высокопрочных аустенитных марганцовистых сталей |
RU2692539C1 (ru) * | 2018-12-24 | 2019-06-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ получения объемных заготовок высокомарганцевой стали с рекристаллизованной мелкозернистой структурой |
RU2696789C1 (ru) * | 2018-12-17 | 2019-08-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ получения листов высокомарганцевой стали с улучшенными механическими свойствами |
RU2766225C1 (ru) * | 2021-05-24 | 2022-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горянина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт"-ЦНИИ КМ "Прометей") | Способ изготовления поковок из сталей аустенитного класса |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU444819A1 (ru) * | 1973-06-20 | 1974-09-30 | Предприятие П/Я А-1621 | Способ термической обработки углеродистых аустенитных сталей |
SU1518393A1 (ru) * | 1987-06-18 | 1989-10-30 | Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта | Способ высокотемпературной термомеханической обработки деталей |
RU2033436C1 (ru) * | 1992-11-21 | 1995-04-20 | Рафик Шаваршович Блурцян | Способ изготовления деталей из высокомарганцовистой стали |
RU2073731C1 (ru) * | 1993-10-18 | 1997-02-20 | Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта | Способ упрочнения деталей из высокомарганцовистой стали |
RU2074900C1 (ru) * | 1991-12-30 | 1997-03-10 | Поханг Айрон энд Стил Ко., Лтд. | Способ обработки стали (варианты) |
US20100258218A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Hyundai Motor Company | High-strength twip steel sheet and method of manufacturing the same |
-
2015
- 2015-11-17 RU RU2015149112A patent/RU2618678C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU444819A1 (ru) * | 1973-06-20 | 1974-09-30 | Предприятие П/Я А-1621 | Способ термической обработки углеродистых аустенитных сталей |
SU1518393A1 (ru) * | 1987-06-18 | 1989-10-30 | Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта | Способ высокотемпературной термомеханической обработки деталей |
RU2074900C1 (ru) * | 1991-12-30 | 1997-03-10 | Поханг Айрон энд Стил Ко., Лтд. | Способ обработки стали (варианты) |
RU2033436C1 (ru) * | 1992-11-21 | 1995-04-20 | Рафик Шаваршович Блурцян | Способ изготовления деталей из высокомарганцовистой стали |
RU2073731C1 (ru) * | 1993-10-18 | 1997-02-20 | Уральское отделение Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта | Способ упрочнения деталей из высокомарганцовистой стали |
US20100258218A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Hyundai Motor Company | High-strength twip steel sheet and method of manufacturing the same |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692151C1 (ru) * | 2017-12-28 | 2019-06-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ получения листов высокопрочных аустенитных марганцовистых сталей |
RU2696789C1 (ru) * | 2018-12-17 | 2019-08-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ получения листов высокомарганцевой стали с улучшенными механическими свойствами |
RU2692539C1 (ru) * | 2018-12-24 | 2019-06-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ получения объемных заготовок высокомарганцевой стали с рекристаллизованной мелкозернистой структурой |
RU2766225C1 (ru) * | 2021-05-24 | 2022-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горянина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт"-ЦНИИ КМ "Прометей") | Способ изготовления поковок из сталей аустенитного класса |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2661692C2 (ru) | Горячекатаный стальной лист для прокатанной заготовки переменной толщины, прокатанная заготовка переменной толщины и способы для их производства | |
JP5116265B2 (ja) | 強度及び延性に優れたオーステナイト系ステンレス圧延鋼板及びその製造方法 | |
RU2017123716A (ru) | Автомобильный алюминиевый лист высокой формуемости с уменьшенной или отсутствующей бороздчатостью поверхности и способ его получения | |
JP6226086B2 (ja) | 冷間鍛造部品用圧延棒鋼または圧延線材 | |
TWI643963B (zh) | 熱軋鋼板及其製造方法 | |
WO2011126154A1 (ja) | 温間加工性に優れた高強度鋼板およびその製造方法 | |
RU2618678C1 (ru) | Способ деформационно-термической обработки аустенитной высокомарганцевой стали | |
JP6226085B2 (ja) | 冷間鍛造部品用圧延棒鋼または圧延線材 | |
CN105102646B (zh) | 用于制造飞机机身的铝‑铜‑锂合金板材 | |
US11401569B2 (en) | High-strength cold-rolled steel sheet and method for manufacturing same | |
JP6819198B2 (ja) | 冷間鍛造調質品用圧延棒線 | |
CN109778062A (zh) | 一种抗拉强度1200MPa级冷轧复相钢及其制备方法 | |
US20180216207A1 (en) | Formable lightweight steel having improved mechanical properties and method for producing semi-finished products from said steel | |
JP6720504B2 (ja) | 高強度鋼板及びその製造方法 | |
US20180363113A1 (en) | High-strength aluminum alloy plate | |
RU2015110021A (ru) | AlMg ПОЛОСА С ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ВЫСОКОЙ ФОРМУЕМОСТЬЮ И СТОЙКОСТЬЮ К МЕЖКРИСТАЛЛИТНОЙ КОРРОЗИИ | |
TW201925492A (zh) | 熱軋鋼板及其製造方法 | |
JP4340754B2 (ja) | 高強度で且つ冷間圧造性に優れた鋼及び強度に優れたねじ及びボルト等の締結部品又は軸類等の成形品並びにそれらの製造方法 | |
RU2631068C1 (ru) | Способ деформационно-термической обработки низколегированной стали | |
WO2015009416A1 (en) | High strength-high ductility cold rolled recovery annealed steel | |
RU2631069C1 (ru) | Способ получения листов из высокомарганцевой стали | |
JP2019081916A (ja) | フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 | |
TWI662138B (zh) | 具有優異延展性與擴孔性的高強度鋼板 | |
US20160340763A1 (en) | High manganese 3rd generation advanced high strength steels | |
JP5150978B2 (ja) | 高強度で且つ冷間圧造性に優れた鋼及び強度に優れたねじ及びボルト等の締結部品又は軸類等の成形品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190806 Effective date: 20190806 |