[發(fā)明專利]一種制備亞微米復(fù)相鋼的熱機械處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310688257.6
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103695618A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李龍飛;孫祖慶;楊王玥;郭志凱
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;C21D6/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于低碳高錳鋼的熱機械處理方法，特別涉及一種用于制備低成本、高強度的亞微米復(fù)相鋼的熱機械處理方法。

背景技術(shù)

晶粒細化是提高材料的強度和保持其塑性的有效手段，超細晶（5μm以下）材料具有超高硬度、優(yōu)異的壓縮和拉伸強度，而且在一定溫度下存在超塑性變形能力。但當(dāng)晶粒尺寸降低到1微米以下（亞微米）時，在強度顯著提高的同時強屈比迅速下降，塑性（特別是最重要的延性指標(biāo)—均勻延伸率）降低。這主要是由于組織超細化使材料的加工硬化率明顯下降。而合理的相控制可以有效改善材料的加工硬化能力，升高材料的強屈比，提高強韌化水平。例如，可以通過分散的第二相顆粒（滲碳體或馬氏體）改善超細晶鋼鐵材料的加工硬化能力，提高超細晶鋼鐵材料的室溫均勻延伸率。

另一方面，隨著人們對保護環(huán)境和節(jié)能降耗需求的不斷增長，汽車制造商對重量輕、能耗低、安全性高的汽車的開發(fā)研制也重視起來，對汽車用鋼板的要求也越來越高。TRIP（transformation?induced?plasticity,相變誘發(fā)塑性）鋼的組織主要由鐵素體、貝氏體、殘余奧氏體及少量馬氏體組成，具有較高的屈服強度和抗拉強度，延展性強，用作汽車鋼板可減輕車身重量，降低油耗，同時能量吸收性強，能夠抵御撞擊時的塑性變形，顯著提高汽車的安全性。TRIP現(xiàn)象最初是由Zackey等（ZACKAY?V.F.,PARKER?E.R.,FAHR?D.and?BUSH?R.:The?enhancement?of?ductility?on?high?strength?steel.Transactions?of?ASM,1967,60(2):252-259）在奧氏體不銹鋼中發(fā)現(xiàn)，是指在應(yīng)變的作用下鋼中殘余的亞穩(wěn)奧氏體發(fā)生應(yīng)變誘導(dǎo)馬氏體相變，從而提高鋼的塑性和強度。TRIP效應(yīng)與鋼中殘余奧氏體含量有著密切的關(guān)系，殘余奧氏體含量越高，應(yīng)變硬化率越高，TRIP效應(yīng)越強。

當(dāng)超細晶鋼鐵材料的第二相為殘余奧氏體時，由于變形過程中殘余奧氏體可以發(fā)生TRIP效應(yīng)，可以更加有效地改善其加工硬化能力，因此可以獲得更好的強度‐塑性配合。近年來發(fā)展的所謂“高錳TRIP鋼”的典型顯微組織即是由晶粒尺寸在1微米左右的鐵素體基體和尺寸與之相近的馬奧島（馬氏體及殘余奧氏體）組成，其中殘余奧氏體的體積含量在5-40%范圍內(nèi)。這種鋼的抗拉強度可以達到800MPa以上，延伸率可以達到30%以上，反映材料抗沖擊能力的強塑積（抗拉強度與延伸率的乘積）指標(biāo)可以達到30000MPa%以上，滿足現(xiàn)代汽車工業(yè)對材料的強度-塑性配合的較高要求（Gibbs?P.J.,De?Moor?E.,Merwin?M.J.,Clausen?B.,Speer?J.G.and?Matlock?D.K.:Austenite?stability?effects?on?tensile?behavior?of?manganese-enriched-austenite?transformation-induced?plasticity?steel,Metallurgical?and?Materials?Transactions?A,2011,42A(12):3691-3702）。低碳高錳TRIP鋼的碳含量一般在0.05～0.3wt%范圍內(nèi)，錳含量一般在4.0～8.0wt%范圍內(nèi)，其一般制備工藝是：熔煉-熱軋-空冷-冷軋-兩相區(qū)退火-水冷或空冷。由于具有較高的錳含量（5-7wt%），在高溫奧氏體區(qū)熱軋后空冷即可得到以馬氏體為主的室溫組織；馬氏體組織中已具有較高的位錯密度，通過對其進行大變形量的冷軋，可以使室溫組織中位錯等晶體缺陷密度顯著提高；將這種室溫組織加熱到兩相區(qū)退火時，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和奧氏體，與此同時，碳原子和錳原子在鐵素體與奧氏體中進行配分，奧氏體中碳含量和錳含量提高；由于碳和錳均是奧氏體穩(wěn)定化元素，當(dāng)奧氏體中碳含量和錳含量達到一定程度后，在隨后的冷卻過程中會有相當(dāng)程度的奧氏體保留到室溫而其余部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，即得到鐵素體和馬奧島組成的復(fù)相組織；而且較高的錳含量可以顯著細化組織，因此得到的復(fù)相組織中鐵素體和馬奧島的尺寸均在1微米左右或更小。但是，由于室溫組織是具有較高位錯密度的馬氏體，冷軋過程的變形抗力較大，對軋制設(shè)備的要求較高、能耗也較高；即使增加冷軋變形，為了實現(xiàn)錳元素的充分配分以得到合適的復(fù)相組織，通常需要進行長時間的兩相區(qū)退火，如退火時間一般在幾小時、幾十小時，甚至達到1周。因此，有必要開發(fā)一種工藝簡單、退火時間短的高錳TRIP鋼制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容