專利名稱：一種增強孿晶誘導塑性高錳鋼板強塑積的退火制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼鐵材料的制造方法，特別涉及一種孿晶誘導塑性高錳鋼板 (TffIP)強塑積的退火制備工藝。
背景技術：
作為先進高強度汽車板的代表，TWIP鋼板具有高的抗拉強度，延展性很強，沖壓成形能力高，可沖制較復雜的零件，還具有高碰撞吸收性能，一旦遭遇碰撞，會通過自身形變來吸收能量，而不向外傳遞。由于其獨特的強韌化機制和高的強韌性，被公認為是新一代汽車用高強度鋼板。可用于汽車吸收碰撞能量的部件，例如，保險杠和保險杠加強筋、撞擊橫梁，前后懸架支撐，前后縱梁鋼板，A柱，門內加強板、底盤結構件以及其他相關部件等等。在提高安全性的同時，還會避免車身增重。目前TWIP鋼的傳統制備方法主要是先經過熱軋工藝流程，然后將熱軋基板進行酸洗，再進行冷軋，最后將冷軋板進行單道次熱處理，得到冷軋TWIP鋼。冷軋退火工藝對冷軋TWIP鋼的機械性能起著重要的作用。退火后產生TWIP鋼產生了大量的退火孿晶，在形變過程中大塊的退火孿晶會轉變成細碎交錯的形變孿晶。冷軋以后進行退火，才能獲得大量的退火孿晶，這些退火孿晶會在隨后的拉伸過程中，產生超塑性。!^e-Mn-C系的TWIP鋼板的強度一般為80(Tll00MPa，而目前800MPa以上的超高強度鋼的生產還存在很大困難，由于TWIP鋼較高的加工硬化能力和生產線熱處理能力的限制，傳統方法制備TWIP鋼的過程，尤其是冷軋過程和熱處理過程存在諸多困難。主要表現在兩方面，首先是單道次軋制過程中軋機載荷過大，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。

發明內容
本發明的目的在于提供一種增強孿晶誘導塑性高錳鋼板強塑積的退火制備工藝， 解決傳統方法制備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。為達到上述目的，本發明的冷軋孿晶誘導塑性鋼(TWIP)的成分按質量百分比為 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。本發明所述的制備方法，包括如下步驟
(1)按下述成分(質量百分比)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。(2)將鋼坯加熱至1150士50°C保溫一小時，鍛造成厚度為30mnT90mm的鋼板坯料。(3)利用軋制技術，將鋼板坯料進行常規熱軋，其中熱軋加熱溫度為1200士 10°C， 保溫1小時后開軋，進行多道次的熱軋，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，可得到使用狀態的熱軋薄板。(4)將熱軋基板酸洗后進行2、輪的冷軋和熱處理，熱處理溫度為800 1000°C;熱處理時間為1(Γ30分鐘。步驟(4)為關鍵控制步驟。可按照預先設定的成品板厚度和性能要求，酌情調節冷軋和熱處理工藝的輪數以及熱處理溫度。根據生產需要，步驟(4)所述的將熱軋基板酸洗后進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定溫度860 880°C保溫1(Γ15分鐘后空冷；接著進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，然后在設定溫度880°C、00°C保溫1(Γ15分鐘后空冷；隨后進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的TWIP鋼成品板。本發明利用熱處理工藝中的多次短時間中間退火特性，在傳統!^e-Mn-C系TWIP鋼制備基礎上，改善熱處理工藝和軋制方式，一方面消除內應力，可以避免板料開裂，另一方面有利于得到均勻細小的微觀組織，充分運用細晶強化的效果，提高材料的強度和塑性 ’另外進行多道次軋制，合理分配各道次壓下率，使之更易進行實質性的工業生產；另外，短時間的退火工藝有利于節約資源，縮短生產周期。本發明的制備工藝簡單易行，經濟節省。按本發明方法生產的冷軋孿晶誘導塑性鋼板的抗拉強度在達到980MPa的同時延伸率可高達 81%，強塑積達到79380MPa ·%。鋼板同時具備高強度和高塑性的特點，適合應用于汽車結構件和安全件。TffIP鋼的多次中間退火工藝大幅度提高了材料的機械性能，并能在現有設備的條件下進行生產。這一套工藝的機理在于利用了材料的微觀組織細化作用和組織均勻化作用。采用新工藝后的孿晶誘導塑性TWIP鋼的抗拉強度和斷后延伸率有明顯的提升。同傳統TWIP鋼的制備方法相比，采用多次中間退火工藝的TWIP鋼力學性能有著全方位的提升，強度和延展性能皆有加強，斷后延伸率的提升更為明顯，因而強塑積有大幅度的提升。此方案熱處理時間比常規制備流程短。更關鍵的是，此制備方法在現有熱軋、冷軋、熱處理工藝條件下可實現工業化生產，尤其是對冷軋機組載荷較敏感、無連續退火熱處理設備的廠家而言，此發明在顯著提升鋼板性能的基礎上，還具有現實操作意義。


圖1為新工藝條件下的TWIP鋼與傳統深沖用汽車鋼、傳統工藝下孿晶誘導塑性 TWIP鋼的力學性能對比圖。傳統的汽車深沖用鋼為無間隙原子鋼IF DC04。實施例1為采用本發明工藝條件下的孿晶誘導塑性TWIP鋼。表1為實施例1化學成分。實施例1的化學成分與本例中采用傳統工藝條件制備的TWIP鋼化學成分一致。表2為三種材料的力學性能表格。表1實施例1的化學成分與含量(wt %)
權利要求
1.、一種增強孿晶誘導塑性高錳鋼板強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；(2)將鋼坯加熱至1150士50°C保溫一小時，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小時后開軋，進行多道次的熱軋，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，可得到使用狀態的熱軋薄板；(4)將熱軋基板酸洗后進行2、輪的冷軋和熱處理，熱處理溫度為800 1000°C;熱處理時間為1(Γ30分鐘。
2.如權利要求1所述一種增強孿晶誘導塑性高錳鋼板強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定溫度860 880°C保溫1(Γ15分鐘后空冷；接著進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，然后在設定溫度880°C、00°C保溫1(Γ 5分鐘后空冷；隨后進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的TWIP鋼成品板。
全文摘要
本發明屬于金屬材料加工領域，涉及一種增強孿晶誘導塑性高錳鋼板強塑積的退火制備工藝。高錳TWIP冷軋鋼板成分質量百分含量為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。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，經多次短時間熱處理和軋制工藝后空冷至室溫。本發明制備的材料通過成分與工藝控制得到超高的強度和塑性配比，可得到900～1020MPa的抗拉強度以及70～80%的延伸率。強度和塑性配比可至80000MPa·%。本發明的制備工藝簡單易行，經濟節省。
文檔編號C21D8/02GK102418032SQ20111040967
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者吳彥欣, 唐荻, 李志超, 楊順利, 江海濤, 米振莉, 靖海濤 申請人:北京科技大學