專利名稱：一種增強(qiáng)孿晶誘導(dǎo)塑性高錳鋼板強(qiáng)塑積的退火制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼鐵材料的制造方法，特別涉及一種孿晶誘導(dǎo)塑性高錳鋼板 (TffIP)強(qiáng)塑積的退火制備工藝。
背景技術(shù)：
作為先進(jìn)高強(qiáng)度汽車板的代表，TWIP鋼板具有高的抗拉強(qiáng)度，延展性很強(qiáng)，沖壓成形能力高，可沖制較復(fù)雜的零件，還具有高碰撞吸收性能，一旦遭遇碰撞，會(huì)通過自身形變來吸收能量，而不向外傳遞。由于其獨(dú)特的強(qiáng)韌化機(jī)制和高的強(qiáng)韌性，被公認(rèn)為是新一代汽車用高強(qiáng)度鋼板?？捎糜谄囄张鲎材芰康牟考?，例如，保險(xiǎn)杠和保險(xiǎn)杠加強(qiáng)筋、撞擊橫梁，前后懸架支撐，前后縱梁鋼板，A柱，門內(nèi)加強(qiáng)板、底盤結(jié)構(gòu)件以及其他相關(guān)部件等等。在提高安全性的同時(shí)，還會(huì)避免車身增重。目前TWIP鋼的傳統(tǒng)制備方法主要是先經(jīng)過熱軋工藝流程，然后將熱軋基板進(jìn)行酸洗，再進(jìn)行冷軋，最后將冷軋板進(jìn)行單道次熱處理，得到冷軋TWIP鋼。冷軋退火工藝對(duì)冷軋TWIP鋼的機(jī)械性能起著重要的作用。退火后產(chǎn)生TWIP鋼產(chǎn)生了大量的退火孿晶，在形變過程中大塊的退火孿晶會(huì)轉(zhuǎn)變成細(xì)碎交錯(cuò)的形變孿晶。冷軋以后進(jìn)行退火，才能獲得大量的退火孿晶，這些退火孿晶會(huì)在隨后的拉伸過程中，產(chǎn)生超塑性。!^e-Mn-C系的TWIP鋼板的強(qiáng)度一般為80(Tll00MPa，而目前800MPa以上的超高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)還存在很大困難，由于TWIP鋼較高的加工硬化能力和生產(chǎn)線熱處理能力的限制，傳統(tǒng)方法制備TWIP鋼的過程，尤其是冷軋過程和熱處理過程存在諸多困難。主要表現(xiàn)在兩方面，首先是單道次軋制過程中軋機(jī)載荷過大，無法保證合理的冷軋總壓下率；其次是無法提供較高的退火溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種增強(qiáng)孿晶誘導(dǎo)塑性高錳鋼板強(qiáng)塑積的退火制備工藝， 解決傳統(tǒng)方法制備TWIP鋼的過程，尤其是冷軋過程和熱處理過程存在的單道次軋制過程中軋機(jī)載荷過大，無法保證合理的冷軋總壓下率和無法提供較高的退火溫度的困難。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的冷軋孿晶誘導(dǎo)塑性鋼(TWIP)的成分按質(zhì)量百分比為 C 0. 06 0. 6%, Si 彡 3%, Al 彡 3%, Mn 22% 30%，P 彡 0. 1%，S 彡 0. 02%，余量為鐵或不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所述的制備方法，包括如下步驟
(1)按下述成分(質(zhì)量百分比)冶煉，獲得原料鋼坯c :0. 06 0. 6%，Si 彡3%，Al 彡3%，Mn 22% 30%，P ^ 0. 1%，S ^ 0. 02%，余量為鐵或不可避免的雜質(zhì)。(2)將鋼坯加熱至1150士50°C保溫一小時(shí)，鍛造成厚度為30mnT90mm的鋼板坯料。(3)利用軋制技術(shù)，將鋼板坯料進(jìn)行常規(guī)熱軋，其中熱軋加熱溫度為1200士 10°C， 保溫1小時(shí)后開軋，進(jìn)行多道次的熱軋，開軋溫度為1IOO0C，終軋溫度為88(T930°C，得到厚度為3 5mm的熱軋薄板。終軋之后空冷至室溫，可得到使用狀態(tài)的熱軋薄板。(4)將熱軋基板酸洗后進(jìn)行2、輪的冷軋和熱處理，熱處理溫度為800 1000°C;熱處理時(shí)間為1(Γ30分鐘。步驟(4)為關(guān)鍵控制步驟?？砂凑疹A(yù)先設(shè)定的成品板厚度和性能要求，酌情調(diào)節(jié)冷軋和熱處理工藝的輪數(shù)以及熱處理溫度。根據(jù)生產(chǎn)需要，步驟(4)所述的將熱軋基板酸洗后進(jìn)行冷軋和熱處理工藝，如果是采用三輪冷軋和熱處理工藝，則生產(chǎn)步驟如下
第一輪冷軋和熱處理將熱軋薄板室溫冷軋至2. 5^4mm,隨后將冷軋后的薄板在加熱爐中在設(shè)定溫度860 880°C保溫1(Γ15分鐘后空冷；接著進(jìn)行第二輪冷軋和熱處理將第一輪冷軋和熱處理過的板料冷軋至1. (T2mm，然后在設(shè)定溫度880°C、00°C保溫1(Γ15分鐘后空冷；隨后進(jìn)行第三輪冷軋和熱處理將前一輪的板料冷軋至0. 8^1. 5mm，然后在設(shè)定溫度880°C、50°C保溫1(Γ30分鐘后空冷；空冷后的板料即為可使用狀態(tài)的TWIP鋼成品板。本發(fā)明利用熱處理工藝中的多次短時(shí)間中間退火特性，在傳統(tǒng)!^e-Mn-C系TWIP鋼制備基礎(chǔ)上，改善熱處理工藝和軋制方式，一方面消除內(nèi)應(yīng)力，可以避免板料開裂，另一方面有利于得到均勻細(xì)小的微觀組織，充分運(yùn)用細(xì)晶強(qiáng)化的效果，提高材料的強(qiáng)度和塑性 ’另外進(jìn)行多道次軋制，合理分配各道次壓下率，使之更易進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的工業(yè)生產(chǎn)；另外，短時(shí)間的退火工藝有利于節(jié)約資源，縮短生產(chǎn)周期。本發(fā)明的制備工藝簡單易行，經(jīng)濟(jì)節(jié)省。按本發(fā)明方法生產(chǎn)的冷軋孿晶誘導(dǎo)塑性鋼板的抗拉強(qiáng)度在達(dá)到980MPa的同時(shí)延伸率可高達(dá) 81%，強(qiáng)塑積達(dá)到79380MPa ·%。鋼板同時(shí)具備高強(qiáng)度和高塑性的特點(diǎn)，適合應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)件和安全件。TffIP鋼的多次中間退火工藝大幅度提高了材料的機(jī)械性能，并能在現(xiàn)有設(shè)備的條件下進(jìn)行生產(chǎn)。這一套工藝的機(jī)理在于利用了材料的微觀組織細(xì)化作用和組織均勻化作用。采用新工藝后的孿晶誘導(dǎo)塑性TWIP鋼的抗拉強(qiáng)度和斷后延伸率有明顯的提升。同傳統(tǒng)TWIP鋼的制備方法相比，采用多次中間退火工藝的TWIP鋼力學(xué)性能有著全方位的提升，強(qiáng)度和延展性能皆有加強(qiáng)，斷后延伸率的提升更為明顯，因而強(qiáng)塑積有大幅度的提升。此方案熱處理時(shí)間比常規(guī)制備流程短。更關(guān)鍵的是，此制備方法在現(xiàn)有熱軋、冷軋、熱處理工藝條件下可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，尤其是對(duì)冷軋機(jī)組載荷較敏感、無連續(xù)退火熱處理設(shè)備的廠家而言，此發(fā)明在顯著提升鋼板性能的基礎(chǔ)上，還具有現(xiàn)實(shí)操作意義。


圖1為新工藝條件下的TWIP鋼與傳統(tǒng)深沖用汽車鋼、傳統(tǒng)工藝下孿晶誘導(dǎo)塑性 TWIP鋼的力學(xué)性能對(duì)比圖。傳統(tǒng)的汽車深沖用鋼為無間隙原子鋼IF DC04。實(shí)施例1為采用本發(fā)明工藝條件下的孿晶誘導(dǎo)塑性TWIP鋼。表1為實(shí)施例1化學(xué)成分。實(shí)施例1的化學(xué)成分與本例中采用傳統(tǒng)工藝條件制備的TWIP鋼化學(xué)成分一致。表2為三種材料的力學(xué)性能表格。表1實(shí)施例1的化學(xué)成分與含量(wt %)
權(quán)利要求
1.、一種增強(qiáng)孿晶誘導(dǎo)塑性高錳鋼板強(qiáng)塑積的退火制備工藝，其特征是制備步驟如下(1)將此種成分的鋼冶煉成原料鋼坯，其成分按質(zhì)量百分比為c:0.06 0. 6%，Si 彡3%，Al ^ 3%，Mn 22% 30%，P ^ 0. 1%，S ^ 0. 02%，余量為鐵或不可避免的雜質(zhì)；(2)將鋼坯加熱至1150士50°C保溫一小時(shí)，鍛造成厚度為30mnT90mm的鋼板坯料；(3)將鋼板坯料熱軋，其中熱軋加熱溫度為1200士10°C，保溫1小時(shí)后開軋，進(jìn)行多道次的熱軋，開軋溫度為1100°C，終軋溫度為88(T930°C，得到厚度為;T5mm的熱軋薄板；終軋之后空冷至室溫，可得到使用狀態(tài)的熱軋薄板；(4)將熱軋基板酸洗后進(jìn)行2、輪的冷軋和熱處理，熱處理溫度為800 1000°C;熱處理時(shí)間為1(Γ30分鐘。
2.如權(quán)利要求1所述一種增強(qiáng)孿晶誘導(dǎo)塑性高錳鋼板強(qiáng)塑積的退火制備工藝，其特征是步驟(4)將熱軋基板酸洗后進(jìn)行多輪冷軋和熱處理工藝是采用了三輪冷軋和熱處理工藝第一輪冷軋和熱處理將熱軋薄板室溫冷軋至2. 5^4mm,隨后將冷軋后的薄板在加熱爐中在設(shè)定溫度860 880°C保溫1(Γ15分鐘后空冷；接著進(jìn)行第二輪冷軋和熱處理將第一輪冷軋和熱處理過的板料冷軋至1. (T2mm，然后在設(shè)定溫度880°C、00°C保溫1(Γ 5分鐘后空冷；隨后進(jìn)行第三輪冷軋和熱處理將前一輪的板料冷軋至0. 8^1. 5mm，然后在設(shè)定溫度880°C、50°C保溫1(Γ30分鐘后空冷；空冷后的板料即為可使用狀態(tài)的TWIP鋼成品板。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，涉及一種增強(qiáng)孿晶誘導(dǎo)塑性高錳鋼板強(qiáng)塑積的退火制備工藝。高錳TWIP冷軋鋼板成分質(zhì)量百分含量為C0.06～0.6%，Si≤3%，Al≤3%，Mn22%～30%，P≤0.1%，S≤0.02%，余量為鐵或不可避免的雜質(zhì)。高錳TWIP冷軋鋼板制備步驟為冶煉、模鑄或連鑄、熱軋、冷軋和熱處理，冷軋板在加熱爐中800～1000℃保溫0.1～0.5h后，經(jīng)多次短時(shí)間熱處理和軋制工藝后空冷至室溫。本發(fā)明制備的材料通過成分與工藝控制得到超高的強(qiáng)度和塑性配比，可得到900～1020MPa的抗拉強(qiáng)度以及70～80%的延伸率。強(qiáng)度和塑性配比可至80000MPa·%。本發(fā)明的制備工藝簡單易行，經(jīng)濟(jì)節(jié)省。
文檔編號(hào)C21D8/02GK102418032SQ20111040967
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者吳彥欣, 唐荻, 李志超, 楊順利, 江海濤, 米振莉, 靖海濤 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)