專利名稱：一種熱軋相變誘發(fā)塑性鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特種鋼材材料的制備方法，屬于汽車、煤炭及石油開(kāi)采應(yīng)用領(lǐng)域。 尤其涉及一種熱軋相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP)及其制造方法。
背景技術(shù)：
相變誘發(fā)塑性(TRIPtransformation Induced Plasticity)鋼是一個(gè)新的鋼種， 是以一種新的思路對(duì)鋼強(qiáng)韌化，即利用鋼中的殘余奧氏體在受力產(chǎn)生應(yīng)變的的情況下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而來(lái)達(dá)到強(qiáng)化的目的，同時(shí)材料的塑性又會(huì)大大增加，這樣同時(shí)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)韌性能的最優(yōu)化，是其它鋼種所不具備的。TRIP鋼板具有高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，延展性強(qiáng)， 沖壓成形能力高，同傳統(tǒng)鋼板相比，用TRIP鋼板制造的零件重量減輕約12%，而車重減輕 10%，可降低油耗3% — 7%，同時(shí)廢氣的排放量也減少，減輕了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)能量吸收的能力強(qiáng)，能夠抵御撞擊時(shí)的塑性變形，顯著提升了汽車的安全等級(jí)，整體經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。這種鋼板的應(yīng)用在汽車界引起廣泛的關(guān)注和重視。由于TRIP鋼性能的可調(diào)節(jié)范圍較廣，不同成分的TRIP鋼經(jīng)過(guò)不同的熱處理可得到不同的強(qiáng)韌化組合，以適應(yīng)懸掛系統(tǒng)、 傳動(dòng)系統(tǒng)、安全結(jié)構(gòu)件等的不同需求。因此TRIP鋼的成分配比及熱處理工藝仍是近年來(lái)研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)在TRIP鋼制備過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，為了使鋼板具有良好的涂鍍能力、可焊性以及耐磨性，同時(shí)還具有高的強(qiáng)度和塑性，本發(fā)明提供一種熱軋相變誘發(fā)塑性鋼及其制備方法，并結(jié)合合適的熱處理工藝，獲得具有較高的屈服強(qiáng)度和延伸率的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼，按重量百分比熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的材料由以下組分組成C :0.05 0.4%;Si :0.1 0.5%;Mn:l 2%;Cr :0.1 1.5%;Ni ^ 1. 5% ；Al ^ 0. 06% ；N ^ 0. 01% ；其余為!^e和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的材料中還含有重量百分比為0. 01 0. 的V。本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的材料中的雜質(zhì)是含有重量百分比為< 0. 025%的P 和重量百分比為< 0. 005%的S。本發(fā)明一種熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的制備方法包括以下步驟
3
(1)按照組分及含量要求將所有原料混合均勻后，在真空感應(yīng)爐內(nèi)冶煉；(2)冶煉成鋼錠后，將鋼錠加熱到1200°C，保溫2小時(shí)后鍛造成鋼坯，將鋼坯加熱到1250°C保溫1. 5小時(shí)，保溫結(jié)束后，對(duì)其進(jìn)行熱軋制；(3)熱軋制的過(guò)程是首先進(jìn)行粗軋，開(kāi)軋溫度為1150 1250°C，粗軋3個(gè)道次總變形量85%;然后進(jìn)行精軋，精軋2個(gè)道次總變形量為15%，軋制溫度為890 1000°C;終軋溫度為800 850°C，最后將鋼坯熱軋為5-10mm厚的鋼板；(4)對(duì)熱軋后的鋼板進(jìn)行熱處理首先在950°C保溫30 60分鐘，然后空冷至 750 800°C保溫30 60分鐘，然后鹽浴淬火處理，在400-500°C保溫20 120分鐘，然后卷板，空冷至室溫，最終獲得抗拉強(qiáng)度為600 900Mpa，延伸率為25% 35%，強(qiáng)塑積大于 ISOOOMPa %的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼中碳C含量在0. 05 0. 4%之間，碳含量太低時(shí)則不易于TRIP效應(yīng)顯現(xiàn)，含碳量太高則焊接性差，延伸率也受影響，同時(shí)為保持鋼板較好的焊接性，碳含量一般取小值。對(duì)于合金元素硅Si，當(dāng)其含量較大時(shí)，熱處理時(shí)鋼板表面易產(chǎn)生穩(wěn)定的氧化物，使相變誘發(fā)塑性鋼涂鍍能力變差，影響鋼板表面質(zhì)量，降低使用性能。因此本發(fā)明控制硅的含量在0. 1 0.5%之間。同時(shí)，本發(fā)明還加入了 0. 1 1.5%的0，0 能縮小奧氏體相變區(qū)并提高臨界區(qū)轉(zhuǎn)變溫度A。3，使貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域向低溫區(qū)域移動(dòng)，降低了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度(Ms)，有利于殘余奧氏體獲得。同時(shí)Cr的加入還能提高材料的耐磨性和耐腐蝕性。本發(fā)明還可選擇性的添加0.01 0. 的V。V是鐵素體穩(wěn)定元素，一般用來(lái)抑制 TRIP鋼中的相變行為，并有析出強(qiáng)化、細(xì)化晶粒的作用。熱軋TRIP鋼得到奧氏體相的過(guò)程相對(duì)較容易，將相變和形變熱處理融合在一起， 可以通過(guò)控制兩相區(qū)溫度與時(shí)間、貝氏體保溫溫度與時(shí)間來(lái)獲取不同的相的組成含量和鋼板的力學(xué)性能。但是溫度偏差對(duì)相變行為和性能的影響強(qiáng)烈，只有鋼板寬度和長(zhǎng)度上同時(shí)使溫度均勻才能達(dá)到組織的均勻和減少鋼板不同部位力學(xué)性能的差異。因此，結(jié)合本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼合金成分的特點(diǎn)，同時(shí)制定了合理的熱處理工藝，使最終制得的TRIP 鋼同時(shí)具有高強(qiáng)度、高塑性。


圖1是本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼制備工藝示意圖；圖2是本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼實(shí)施例一經(jīng)熱處理后的掃描電子顯微鏡照片圖；圖3是本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼實(shí)施例二經(jīng)熱處理后的掃描電子顯微鏡照片圖；圖4是本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼實(shí)施例三經(jīng)熱處理后的掃描電子顯微鏡照片圖；圖5是本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼實(shí)施例四經(jīng)熱處理后的掃描電子顯微鏡照片圖。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例講述本發(fā)明的詳細(xì)過(guò)程，提供實(shí)施例是為了理解的方便，絕不是限制本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的制備工藝。表1中指定了本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼各實(shí)施例的合金成分；表2中指定了本發(fā)明熱軋相變誘發(fā)塑性鋼各實(shí)施例中熱處理(熱軋制)工藝參數(shù)；表3示出了按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法得到的各實(shí)施例的拉伸測(cè)試數(shù)據(jù)。實(shí)施例一實(shí)施例一熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的材料按照以下表1中指定的各組分組成。制備熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的過(guò)程是(1)按照表1中指定的實(shí)施例1的組分及含量要求將原料混合均勻后，在25kg真空感應(yīng)爐內(nèi)冶煉；(2)將具有上述組分及含量的鋼冶煉成鋼錠，然后將鋼錠加熱到1200°C，保溫2小時(shí)后鍛造成鋼坯，將鋼坯加熱到1250°C保溫1. 5小時(shí)，保溫結(jié)束后，對(duì)其進(jìn)行熱軋制；(3)首先進(jìn)行粗軋，開(kāi)軋溫度為1200°C，粗軋3個(gè)道次總變形量85%;然后進(jìn)行精軋，精軋2個(gè)道次總變形量為15%，軋制溫度為1000°C ；終軋溫度為890°C，最后將鋼坯熱軋至為6. 45mm厚的鋼板；表2中指定了熱軋制的工藝參數(shù)。(4)對(duì)熱軋后的鋼板進(jìn)行熱處理首先在870°C保溫30分鐘，然后空冷至 7900C (即雙相區(qū))保溫30分鐘，然后鹽浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火處理，在400°C保溫90分鐘，然后卷板，空冷至室溫，最終獲得高強(qiáng)度高塑性的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼。本實(shí)施例一熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的拉伸測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。實(shí)施例二 實(shí)施例二熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的材料按照以下表1中指定的各組分組成。重復(fù)實(shí)施例一得制備熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的冶煉、熱軋鍛造過(guò)程，但其中步驟(3) 對(duì)于鋼板進(jìn)行軋制的終軋溫度為920°C，最后將鋼坯熱軋至為6. 5mm厚的鋼板；步驟(4)對(duì)鋼板的熱處理與實(shí)施例一有所不同，具體是首先在900°C保溫30分鐘，然后空冷至760°C 保溫30分鐘，然后鹽浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火處理，在400°C保溫90分鐘，然后卷板， 空冷至室溫，最終獲得的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的拉伸測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。實(shí)施例三實(shí)施例三熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的材料按照以下表1中指定的各組分組成。重復(fù)實(shí)施例一得制備熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的冶煉、熱軋鍛造過(guò)程，但其中步驟 ⑶對(duì)于鋼板進(jìn)行軋制的終軋溫度為950°C，最后將鋼坯熱軋至為6. 38mm厚的鋼板；步驟 (4)對(duì)鋼板的熱處理與實(shí)施例一有所不同，具體是首先在900°C保溫30分鐘，然后空冷至 760°C保溫30分鐘，然后鹽浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火處理，在50(TC保溫60分鐘，然后卷板，空冷至室溫，最終獲得的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的拉伸測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。實(shí)施例四實(shí)施例四熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的材料按照以下表1中指定的各組分組成。重復(fù)實(shí)施例一得制備熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的冶煉、熱軋鍛造過(guò)程，但其中步驟 ⑶對(duì)于鋼板進(jìn)行軋制的終軋溫度為970°C，最后將鋼坯熱軋至為6. 55mm厚的鋼板；步驟(4)對(duì)鋼板的熱處理與實(shí)施例一有所不同，具體是首先在950°C保溫30分鐘，然后空冷至 720°C保溫30分鐘，然后鹽浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火處理，在50(TC保溫60分鐘，然后卷板，空冷至室溫，最終獲得的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的拉伸測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。表1各實(shí)例熱軋相變誘發(fā)塑性鋼合金成分
權(quán)利要求
1.一種熱軋相變誘發(fā)塑性鋼，其特征在于，按重量百分比熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的材料由以下組分組成C 0. 05 0. 4% ； Si 0. 1 0. 5% ； Mn :1 2% ； Cr 0. 1 1. 5% ； Ni 彡 1. 5% ； Al ^ 0. 06% ； N 彡 0. 01% ；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼，其中，還含有重量百分比為0.01 0. 的 V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼，其中，雜質(zhì)是含有重量百分比為彡0. 025%的P和重量百分比為彡0. 005%的S。
4.一種制備權(quán)利要求1或2的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按照組分及含量要求將所有原料混合均勻后，在真空感應(yīng)爐內(nèi)冶煉；(2)冶煉成鋼錠后，將鋼錠加熱到1200°C，保溫2小時(shí)后鍛造成鋼坯，將鋼坯加熱到 1250°C保溫1. 5小時(shí)，保溫結(jié)束后，對(duì)其進(jìn)行熱軋制；(3)熱軋制的過(guò)程是首先進(jìn)行粗軋，開(kāi)軋溫度為1150 1250°C，粗軋3個(gè)道次總變形量85% ；然后進(jìn)行精軋，精軋2個(gè)道次總變形量為15% ；終軋溫度為850°C 1000°C，最后將鋼坯熱軋為5-10mm厚的鋼板；(4)對(duì)熱軋后的鋼板進(jìn)行熱處理首先在950°C保溫30 60分鐘，然后空冷至750 800°C保溫30 60分鐘，然后鹽浴淬火處理，在400-500°C保溫20 120分鐘，然后卷板，空冷至室溫，最終獲得抗拉強(qiáng)度為600 900MPa，延伸率為25% 35%，強(qiáng)塑積大于 ISOOOMPa %的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱軋相變誘發(fā)塑性鋼，屬于汽車、煤炭和石油開(kāi)采中的特種鋼材料，其組分(重量百分比)為C0.05～0.4％；Si0.1～0.5％；Mn1～2％；Cr0.1～1.5％；Ni≤1.5％；Al≤0.06；N≤0.01％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。冶煉成鋼坯后，經(jīng)過(guò)熱軋后熱處理首先在950℃保溫30～60分鐘，然后空冷至750～800℃保溫30～60分鐘，然后鹽浴淬火處理，在400-500℃保溫20～120分鐘，然后卷板，空冷至室溫，最終獲得抗拉強(qiáng)度為600～900MPa，延伸率為25％～35％，強(qiáng)塑積大于18000MPa％的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼。本發(fā)明提供的熱軋相變誘發(fā)塑性鋼還具有良好的涂鍍能力、可焊性以及耐磨性。
文檔編號(hào)C22C38/38GK102383059SQ201110336848
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者董治中, 鄒慶華 申請(qǐng)人:天津大學(xué)