專利名稱：高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼及其制備方法。屬特種鋼制
備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于能源和環(huán)境問題而引起了汽車業(yè)減輕車重的變革，人們開始用高強(qiáng)度鋼 (HSS， HighStrength Steel)來替代軟鋼，這種替代可有效降低車重和油耗，并不降低安全 可靠性。隨著鋼板強(qiáng)度的提高，鋼板沖壓成形加工過程中的回彈和彎曲開裂現(xiàn)象增多，降低 了加工成形性。研制和開發(fā)高強(qiáng)、高塑性鋼以滿足汽車的輕量化和沖壓成形性是汽車工業(yè) 近年研究的重點(diǎn)。 孿晶誘發(fā)塑性(TWIP :Twinning Induced Plasticity)鋼由于其獨(dú)特的強(qiáng)韌化 機(jī)制，即通過形變過程中產(chǎn)生的形變孿晶來誘發(fā)塑性，同時形變產(chǎn)物又增強(qiáng)了材料強(qiáng)度，可 使材料同時具有高的強(qiáng)韌性，其強(qiáng)塑積值是TRIP鋼的兩倍，被共認(rèn)為新一代汽車用高強(qiáng)度 鋼。(TRIP :相變誘發(fā)塑性的縮寫) TWIP鋼成分設(shè)計要求是，使其在形變過程中產(chǎn)生孿晶，抑制馬氏體相變，從而產(chǎn)生 TWIP效應(yīng)。層錯能是TWIP鋼產(chǎn)生TWIP效應(yīng)的主要因素，成分設(shè)計的原理是基于層錯能，層 錯能小于20mJ/m2時，在應(yīng)力作用下發(fā)生TRIP效應(yīng)，高應(yīng)變區(qū)發(fā)生馬氏體相變；層錯能介于 25mJ/m2 80mJ/m2時，易于發(fā)生TWIP效應(yīng)，通過形變中孿晶的形成來推遲鋼的頸縮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼及其制備方法。 本發(fā)明的另一目的是通過變化鋼中錳的含量，添加少量的碳和硅，結(jié)合合適的熱處理工藝， 獲得良好強(qiáng)塑性的鋼。 本發(fā)明一種高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼，其特征在于具有如下的化學(xué)組 成及重量百分比C 0. 18 0. 40%， Si 0. 10 0. 40%， Mn 13. 0 20. 0%， Fe余量。
本發(fā)明一種高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼的制備方法，其特征在于是有以 下的過程和步驟 a.按上述配方進(jìn)行原料配合，將所得配合料按常規(guī)工藝放在真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶 煉，在冶煉過程中充入氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后進(jìn)行模鑄； b.模鑄脫模后，將鑄錠再加熱至1200 125(TC進(jìn)行反復(fù)錘打，形成一定厚度的鍛 造坯； c.將上述鍛造坯再加熱至120(TC，并保溫半小時；d.然后進(jìn)行熱軋，熱軋的初軋溫度為1100 1200。C，終軋溫度為900 IOO(TC，
將鋼坯熱軋至3 5mm厚； e.將熱軋后的鋼坯進(jìn)行水冷卻，冷卻至室溫，然后再將其進(jìn)行冷軋，冷軋至1 2mm厚；
f.將上述冷軋后的薄板進(jìn)行熱處理先加熱到900 IIO(TC，保溫半小時，然后淬 火冷卻；在此熱處理過程中通過形變過程中產(chǎn)生的形變孿晶來誘發(fā)塑性，最終得到高強(qiáng)度 高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼。 本發(fā)明的特點(diǎn)是通過加入低的碳和變化錳的含量，得到了具有TWIP效應(yīng)的發(fā)明 鋼；同時加入少量的硅，使得該鋼具有高強(qiáng)度和極佳的延伸率。 本發(fā)明通過變化不同的錳含量，添加碳和硅，結(jié)合合適的熱處理工藝，可以獲得強(qiáng) 塑積值大于50000MPa^的低碳TWIP鋼。這里，Mn對TWIP鋼的層錯能有重要影響，使其在 形變過程中產(chǎn)生密集的孿晶；碳增加層錯能，有效抑制Y — e馬氏體相變，起到穩(wěn)定奧氏 體的作用；而加入的硅減小層錯能，在冷卻和形變過程中有利于Y — e馬氏體相變，提高 鋼的強(qiáng)度。 本發(fā)明的TWIP鋼經(jīng)IOO(TC _1200"等溫加熱和隨后的快速冷卻至室溫的熱處理 后，由全部的奧氏體組成，靜態(tài)拉伸時其抗拉強(qiáng)度為850 950MPa，延伸率為60 70%，是 一種具有良好的強(qiáng)塑性的冷軋孿晶誘發(fā)塑性鋼。


圖1為本發(fā)明鋼經(jīng)熱處理后的金相組織照片圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。
實施例1 :本實施例采用的高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼的組成及其重量
百分含量為C 0.3%， Si 0. 4%， Mnl8%， Fe余量。其制備過程如下在50kg真空感應(yīng)爐
內(nèi)進(jìn)行冶煉，冶煉過程中充氬氣保護(hù)，然后進(jìn)行模鑄。脫模后，鑄錠再被加熱至120(TC以上
進(jìn)行反復(fù)錘打，成25mm厚的鍛造坯。鍛造坯再被加熱至1200°C，保溫半小時后進(jìn)行熱軋，熱
軋的初軋溫度控制在1100 120(TC，終軋溫度控制在90(TC以上，熱軋至3mm厚，軋后水冷
至室溫。將熱軋后板坯進(jìn)行冷軋，冷軋至lmm厚。將冷軋后薄板進(jìn)行熱處理加熱到900
IIO(TC，保溫半小時后淬水冷卻，即可得到高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼。 熱處理后的試驗鋼的顯微組織全部為奧氏體相，如圖1所示。熱處理后的試驗鋼
靜態(tài)力學(xué)性能值如下表1。靜態(tài)檢測條件應(yīng)變速率為10—5S—1 10—S—1。 表l經(jīng)熱處理后試驗鋼靜態(tài)力學(xué)性能
靜態(tài)屈服強(qiáng)度 o s(MPa)抗拉強(qiáng)度o b (Mpa)延伸率s (% )
數(shù)據(jù)范圍270 290850 95060 70
平均值27888061 結(jié)果表明，本發(fā)明方法制得的高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼具有很好的強(qiáng) 塑性，既有高強(qiáng)度又有極佳的塑性。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼，其特征在于具有如下的化學(xué)組成及重量百分比C 0.18～0.40％，Si 0.10～0.40％，Mn 13.0～20.0％，F(xiàn)e余量。
2. —種高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼的制備方法，其特征在于是有以下的過程和步驟a. 按上述配方進(jìn)行原料配合，將所得配合料按常規(guī)工藝放在真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，在冶煉過程中充入氮?dú)獗Ｗo(hù)，然后進(jìn)行模鑄；b. 模鑄脫模后，將鑄錠再加熱至1200 125(TC進(jìn)行反復(fù)錘打，形成一定厚度的鍛造坯；c. 將上述鍛造坯再加熱至120(TC，并保溫半小時；d. 然后進(jìn)行熱軋，熱軋的初軋溫度為1100 120(TC，終軋溫度為900 IOO(TC，將鋼坯熱軋至3 5mm厚；e. 將熱軋后的鋼坯進(jìn)行水冷卻，冷卻至室溫，然后再將其進(jìn)行冷軋，冷軋至1 2mm厚；f. 將上述冷軋后的薄板進(jìn)行熱處理先加熱到900 IIO(TC ，保溫半小時，然后淬火冷卻；在此熱處理過程中通過形變過程中產(chǎn)生的形變孿晶來誘發(fā)塑性，最終得到高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度高塑性的低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼及其制備方法，屬特殊鋼制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明冷軋孿晶誘發(fā)塑性鋼的化學(xué)成分為C 0.18～0.40％，Si 0.10～0.40％，Mn13.0～20.0％，F(xiàn)e余量(重量％)。將具有上述組成的鋼坯經(jīng)鍛造、熱軋、冷軋后，進(jìn)行熱處理，即在1000～1200℃下加熱，保溫半小時，隨后快速淬水冷卻，即可得到高性能冷軋孿晶誘發(fā)塑性鋼。本發(fā)明的孿晶誘發(fā)塑性鋼具有良好的強(qiáng)塑性，靜態(tài)拉伸時其抗拉強(qiáng)度為850～950MPa，延伸率為60～70％。
文檔編號C22C38/04GK101717885SQ20091020051
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者史文, 李麟, 符仁鈺, 蘇鈺 申請人:上海大學(xué)