[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長(zhǎng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210156636.6
• 申請(qǐng)日: 2012-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN102836938A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓福生;王新福;王幸福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): B21J5/00
• 分類號(hào): B21J5/00;B21J1/06
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金鋼的加工領(lǐng)域，具體屬于一種高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長(zhǎng)方法。?

背景技術(shù)

隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，輕量化已成現(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢(shì)，由此對(duì)汽車用鋼的強(qiáng)韌性水平有了更高的要求。此外，為了提高汽車的被動(dòng)安全性能，要求汽車用鋼有盡可能高的吸能本領(lǐng)，即具有高強(qiáng)塑積。為實(shí)現(xiàn)這一目的，近年來世界主要汽車鋼生產(chǎn)企業(yè)及研究部門開展了集中攻關(guān)研究，開發(fā)出一系列兼有高強(qiáng)度和高塑性的汽車車身用鋼，如雙相(DP)鋼、相變誘發(fā)塑性(TRIP)鋼以及孿晶誘導(dǎo)塑性(TWIP)鋼，其中以TWIP鋼綜合性能最佳。該合金主要化學(xué)成分為：C0.03%，Mn:2530%，Al3%，Si3%，其余為Fe，其主要性能特點(diǎn)為：斷后伸長(zhǎng)率一般80%，抗拉強(qiáng)度一般650MPa，強(qiáng)塑積達(dá)50000MPa％以上，是高強(qiáng)韌性TRIP鋼的2倍。此外，TWIP鋼還具有很高的吸能本領(lǐng)，室溫下吸能本領(lǐng)可達(dá)0.5J/mm3，是傳統(tǒng)深沖鋼的2倍以上。除了在汽車領(lǐng)域有重要的應(yīng)用以外，TWIP鋼在橋梁、建筑、低溫容器等其它有高強(qiáng)韌性要求的結(jié)構(gòu)中也有廣泛的應(yīng)用前景。?

關(guān)于TWIP鋼高塑性產(chǎn)生的機(jī)制目前已有較一致的認(rèn)識(shí)，有關(guān)合金成分、組織與性能特點(diǎn)等方面也有一些研究報(bào)道。但是，有關(guān)TWIP鋼熔煉、鍛造和軋制等重要熱加工工藝的研究尚未見有報(bào)道，這些過程不僅是決定材料化學(xué)成分、晶體組織與力學(xué)性能的關(guān)鍵過程，還是實(shí)際材料和產(chǎn)品生產(chǎn)必不可少的工藝過程。對(duì)這些過程中材料成分和組織演化規(guī)律及其機(jī)制進(jìn)行研究，獲得優(yōu)化的工藝參數(shù)，從而為實(shí)際生產(chǎn)提供設(shè)計(jì)依據(jù)，是TWIP鋼走向應(yīng)用亟待解決的問題。?

對(duì)于熔煉過程而言，由于TWIP鋼含有高比例的Mn、Al和Si，這些元素在熔煉過程中彼此之間以及與熔煉環(huán)境（氣氛和爐襯）之間將產(chǎn)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，有很強(qiáng)的非金屬夾雜物形成傾向，同時(shí)熔煉過程中Mn還極易揮發(fā)，使熔體純凈度提高及合金成分精確控制非常困難。此外，Al和Si因與Fe有較大的密度差，在凝固過程中很容易發(fā)生宏觀偏析，導(dǎo)致材料組織和性能均勻性、一致性較差。為防止或減少上述缺陷的產(chǎn)生和殘留，須嚴(yán)格控制熔煉氣氛、熔煉溫度、精煉及靜置時(shí)間、澆注溫度及速度等參數(shù)。?

高M(jìn)n含量的合金鋼因變形抗力及熱裂傾向性較大，塑性加工較難，而TWIP鋼不僅含有高達(dá)30%的Mn，而且還含有較高的Al和Si，加上凝固過程產(chǎn)生的?偏析、夾雜和縮松等缺陷，其塑性加工更難，變形過程中極易產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致坯料報(bào)廢。因此，必須嚴(yán)格控制鍛造和軋制等塑性加工前的均勻化處理方法，合理設(shè)計(jì)塑性變形溫度、塑性變形速率、一次變形量及變形方法，才能保證終成形材料內(nèi)部組織和外觀質(zhì)量達(dá)到較高水平。?

高強(qiáng)塑積合金鋼是一種含有高濃度易揮發(fā)和易偏析合金元素的鐵基材料，采用真空感應(yīng)爐熔煉和澆注，鑄坯為帶有一定錐度的圓柱形鋼錠。該鋼鑄態(tài)組織較粗大，并存在一定低熔點(diǎn)組元的宏、微觀偏析和較多的非金屬夾雜物，鍛造加工時(shí)極易發(fā)生斷裂或過燒。?

綜上所述，熔煉、鍛造和軋制等熱加工過程關(guān)乎TWIP鋼組織、性能及成形的基本工藝過程，優(yōu)化并掌握這些過程的工藝技術(shù)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)該材料及產(chǎn)品的高性能及可靠應(yīng)用來說無疑是極其重要的。由于該材料成分及熱物性的特殊性，熱加工工藝要求高、難度大，目前尚無成熟的技術(shù)可以借鑒。近年來，我們結(jié)合國(guó)家重大科研任務(wù)的要求，對(duì)TWIP鋼相關(guān)熱加工工藝進(jìn)行了探索和優(yōu)化，獲得了一系列可靠的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)塑積合金鋼的自由鍛造拔長(zhǎng)方法，通過對(duì)鍛前均勻化熱處理、鍛造溫度、鍛造方法等過程控制，可保證最終材料獲得所需的變形組織和幾何精度。?

本發(fā)明采用技術(shù)方案如下：?

一種高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長(zhǎng)方法，包括有以下操作步驟：?

a、先將澆注成型的鋼錠置于電阻爐內(nèi)，工件間應(yīng)留有適當(dāng)間隙，通電加熱，升溫速率6-9⁰C/min；升溫至1070±20⁰C時(shí)開始保溫，保溫1±0.2小時(shí)；將鋼錠從電阻爐取出，始鍛和終鍛溫度分別為1070±20℃和850±20℃，前者由加熱爐溫控儀控制，后者由紅外測(cè)溫儀確定，馬上進(jìn)行鍛打，鍛打時(shí)采用先重后輕、先慢后快的方法沿鋼錠軸向拔長(zhǎng)，鍛坯截面形狀為圓形或方形；?

b、每次鍛打后鍛件寬度與高度比2∶2.5，每次送進(jìn)量與單次壓下量之比1∶1.5；?