一種熱軋相變誘發塑性鋼及其製備方法
2023-10-09 22:23:09 1
專利名稱：一種熱軋相變誘發塑性鋼及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種特種鋼材材料的製備方法，屬於汽車、煤炭及石油開採應用領域。 尤其涉及一種熱軋相變誘發塑性鋼(TRIP)及其製造方法。
背景技術：
相變誘發塑性(TRIPtransformation Induced Plasticity)鋼是一個新的鋼種， 是以一種新的思路對鋼強韌化，即利用鋼中的殘餘奧氏體在受力產生應變的的情況下轉變為馬氏體，從而來達到強化的目的，同時材料的塑性又會大大增加，這樣同時實現了強韌性能的最優化，是其它鋼種所不具備的。TRIP鋼板具有高的屈服強度和抗拉強度，延展性強， 衝壓成形能力高，同傳統鋼板相比，用TRIP鋼板製造的零件重量減輕約12%，而車重減輕 10%，可降低油耗3% — 7%，同時廢氣的排放量也減少，減輕了對環境的汙染，同時能量吸收的能力強，能夠抵禦撞擊時的塑性變形，顯著提升了汽車的安全等級，整體經濟效益明顯提高。這種鋼板的應用在汽車界引起廣泛的關注和重視。由於TRIP鋼性能的可調節範圍較廣，不同成分的TRIP鋼經過不同的熱處理可得到不同的強韌化組合，以適應懸掛系統、 傳動系統、安全結構件等的不同需求。因此TRIP鋼的成分配比及熱處理工藝仍是近年來研究的重點。
發明內容
針對在TRIP鋼製備過程中出現的問題，為了使鋼板具有良好的塗鍍能力、可焊性以及耐磨性，同時還具有高的強度和塑性，本發明提供一種熱軋相變誘發塑性鋼及其製備方法，並結合合適的熱處理工藝，獲得具有較高的屈服強度和延伸率的熱軋相變誘發塑性鋼。為了解決上述技術問題，本發明熱軋相變誘發塑性鋼，按重量百分比熱軋相變誘發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% ；其餘為!^e和不可避免的雜質。本發明熱軋相變誘發塑性鋼的材料中還含有重量百分比為0. 01 0. 的V。本發明熱軋相變誘發塑性鋼的材料中的雜質是含有重量百分比為< 0. 025%的P 和重量百分比為< 0. 005%的S。本發明一種熱軋相變誘發塑性鋼的製備方法包括以下步驟
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(1)按照組分及含量要求將所有原料混合均勻後，在真空感應爐內冶煉；(2)冶煉成鋼錠後，將鋼錠加熱到1200°C，保溫2小時後鍛造成鋼坯，將鋼坯加熱到1250°C保溫1. 5小時，保溫結束後，對其進行熱軋制；(3)熱軋制的過程是首先進行粗軋，開軋溫度為1150 1250°C，粗軋3個道次總變形量85%;然後進行精軋，精軋2個道次總變形量為15%，軋制溫度為890 1000°C;終軋溫度為800 850°C，最後將鋼坯熱軋為5-10mm厚的鋼板；(4)對熱軋後的鋼板進行熱處理首先在950°C保溫30 60分鐘，然後空冷至 750 800°C保溫30 60分鐘，然後鹽浴淬火處理，在400-500°C保溫20 120分鐘，然後卷板，空冷至室溫，最終獲得抗拉強度為600 900Mpa，延伸率為25% 35%，強塑積大於 ISOOOMPa %的熱軋相變誘發塑性鋼。與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明的熱軋相變誘發塑性鋼中碳C含量在0. 05 0. 4%之間，碳含量太低時則不易於TRIP效應顯現，含碳量太高則焊接性差，延伸率也受影響，同時為保持鋼板較好的焊接性，碳含量一般取小值。對於合金元素矽Si，當其含量較大時，熱處理時鋼板表面易產生穩定的氧化物，使相變誘發塑性鋼塗鍍能力變差，影響鋼板表面質量，降低使用性能。因此本發明控制矽的含量在0. 1 0.5%之間。同時，本發明還加入了 0. 1 1.5%的0，0 能縮小奧氏體相變區並提高臨界區轉變溫度A。3，使貝氏體轉變區域向低溫區域移動，降低了馬氏體轉變溫度(Ms)，有利於殘餘奧氏體獲得。同時Cr的加入還能提高材料的耐磨性和耐腐蝕性。本發明還可選擇性的添加0.01 0. 的V。V是鐵素體穩定元素，一般用來抑制 TRIP鋼中的相變行為，並有析出強化、細化晶粒的作用。熱軋TRIP鋼得到奧氏體相的過程相對較容易，將相變和形變熱處理融合在一起， 可以通過控制兩相區溫度與時間、貝氏體保溫溫度與時間來獲取不同的相的組成含量和鋼板的力學性能。但是溫度偏差對相變行為和性能的影響強烈，只有鋼板寬度和長度上同時使溫度均勻才能達到組織的均勻和減少鋼板不同部位力學性能的差異。因此，結合本發明熱軋相變誘發塑性鋼合金成分的特點，同時制定了合理的熱處理工藝，使最終製得的TRIP 鋼同時具有高強度、高塑性。
圖1是本發明熱軋相變誘發塑性鋼製備工藝示意圖；圖2是本發明熱軋相變誘發塑性鋼實施例一經熱處理後的掃描電子顯微鏡照片圖；圖3是本發明熱軋相變誘發塑性鋼實施例二經熱處理後的掃描電子顯微鏡照片圖；圖4是本發明熱軋相變誘發塑性鋼實施例三經熱處理後的掃描電子顯微鏡照片圖；圖5是本發明熱軋相變誘發塑性鋼實施例四經熱處理後的掃描電子顯微鏡照片圖。
具體實施例方式以下通過實施例講述本發明的詳細過程，提供實施例是為了理解的方便，絕不是限制本發明。圖1示出了本發明熱軋相變誘發塑性鋼的製備工藝。表1中指定了本發明熱軋相變誘發塑性鋼各實施例的合金成分；表2中指定了本發明熱軋相變誘發塑性鋼各實施例中熱處理(熱軋制)工藝參數；表3示出了按照國家標準的測試方法得到的各實施例的拉伸測試數據。實施例一實施例一熱軋相變誘發塑性鋼的材料按照以下表1中指定的各組分組成。製備熱軋相變誘發塑性鋼的過程是(1)按照表1中指定的實施例1的組分及含量要求將原料混合均勻後，在25kg真空感應爐內冶煉；(2)將具有上述組分及含量的鋼冶煉成鋼錠，然後將鋼錠加熱到1200°C，保溫2小時後鍛造成鋼坯，將鋼坯加熱到1250°C保溫1. 5小時，保溫結束後，對其進行熱軋制；(3)首先進行粗軋，開軋溫度為1200°C，粗軋3個道次總變形量85%;然後進行精軋，精軋2個道次總變形量為15%，軋制溫度為1000°C ；終軋溫度為890°C，最後將鋼坯熱軋至為6. 45mm厚的鋼板；表2中指定了熱軋制的工藝參數。(4)對熱軋後的鋼板進行熱處理首先在870°C保溫30分鐘，然後空冷至 7900C (即雙相區)保溫30分鐘，然後鹽浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火處理，在400°C保溫90分鐘，然後卷板，空冷至室溫，最終獲得高強度高塑性的熱軋相變誘發塑性鋼。本實施例一熱軋相變誘發塑性鋼的拉伸測試數據見表3。實施例二 實施例二熱軋相變誘發塑性鋼的材料按照以下表1中指定的各組分組成。重複實施例一得製備熱軋相變誘發塑性鋼的冶煉、熱軋鍛造過程，但其中步驟(3) 對於鋼板進行軋制的終軋溫度為920°C，最後將鋼坯熱軋至為6. 5mm厚的鋼板；步驟(4)對鋼板的熱處理與實施例一有所不同，具體是首先在900°C保溫30分鐘，然後空冷至760°C 保溫30分鐘，然後鹽浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火處理，在400°C保溫90分鐘，然後卷板， 空冷至室溫，最終獲得的熱軋相變誘發塑性鋼的拉伸測試數據見表3。實施例三實施例三熱軋相變誘發塑性鋼的材料按照以下表1中指定的各組分組成。重複實施例一得製備熱軋相變誘發塑性鋼的冶煉、熱軋鍛造過程，但其中步驟 ⑶對於鋼板進行軋制的終軋溫度為950°C，最後將鋼坯熱軋至為6. 38mm厚的鋼板；步驟 (4)對鋼板的熱處理與實施例一有所不同，具體是首先在900°C保溫30分鐘，然後空冷至 760°C保溫30分鐘，然後鹽浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火處理，在50(TC保溫60分鐘，然後卷板，空冷至室溫，最終獲得的熱軋相變誘發塑性鋼的拉伸測試數據見表3。實施例四實施例四熱軋相變誘發塑性鋼的材料按照以下表1中指定的各組分組成。重複實施例一得製備熱軋相變誘發塑性鋼的冶煉、熱軋鍛造過程，但其中步驟 ⑶對於鋼板進行軋制的終軋溫度為970°C，最後將鋼坯熱軋至為6. 55mm厚的鋼板；步驟(4)對鋼板的熱處理與實施例一有所不同，具體是首先在950°C保溫30分鐘，然後空冷至 720°C保溫30分鐘，然後鹽浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火處理，在50(TC保溫60分鐘，然後卷板，空冷至室溫，最終獲得的熱軋相變誘發塑性鋼的拉伸測試數據見表3。表1各實例熱軋相變誘發塑性鋼合金成分
權利要求
1.一種熱軋相變誘發塑性鋼，其特徵在於，按重量百分比熱軋相變誘發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% ；其餘為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的熱軋相變誘發塑性鋼，其中，還含有重量百分比為0.01 0. 的 V。
3.根據權利要求1或2所述的熱軋相變誘發塑性鋼，其中，雜質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。
4.一種製備權利要求1或2的熱軋相變誘發塑性鋼的方法，其特徵在於，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後，在真空感應爐內冶煉；(2)冶煉成鋼錠後，將鋼錠加熱到1200°C，保溫2小時後鍛造成鋼坯，將鋼坯加熱到 1250°C保溫1. 5小時，保溫結束後，對其進行熱軋制；(3)熱軋制的過程是首先進行粗軋，開軋溫度為1150 1250°C，粗軋3個道次總變形量85% ；然後進行精軋，精軋2個道次總變形量為15% ；終軋溫度為850°C 1000°C，最後將鋼坯熱軋為5-10mm厚的鋼板；(4)對熱軋後的鋼板進行熱處理首先在950°C保溫30 60分鐘，然後空冷至750 800°C保溫30 60分鐘，然後鹽浴淬火處理，在400-500°C保溫20 120分鐘，然後卷板，空冷至室溫，最終獲得抗拉強度為600 900MPa，延伸率為25% 35%，強塑積大於 ISOOOMPa %的熱軋相變誘發塑性鋼。
全文摘要
本發明公開了一種熱軋相變誘發塑性鋼，屬於汽車、煤炭和石油開採中的特種鋼材料，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％，其餘為Fe和不可避免的雜質。冶煉成鋼坯後，經過熱軋後熱處理首先在950℃保溫30～60分鐘，然後空冷至750～800℃保溫30～60分鐘，然後鹽浴淬火處理，在400-500℃保溫20～120分鐘，然後卷板，空冷至室溫，最終獲得抗拉強度為600～900MPa，延伸率為25％～35％，強塑積大於18000MPa％的熱軋相變誘發塑性鋼。本發明提供的熱軋相變誘發塑性鋼還具有良好的塗鍍能力、可焊性以及耐磨性。
文檔編號C22C38/38GK102383059SQ201110336848
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者董治中, 鄒慶華 申請人:天津大學