[發(fā)明專利]強塑積達50GPa%以上的高碳微合金鋼和熱處理工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510730748.1
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105274436A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左訓(xùn)偉;秦盛偉;陳乃錄;戎詠華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/02;C22C38/04;C21D6/00;C21D1/28;C21D1/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 徐紅銀;郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼的成分和熱處理工藝，具體地，涉及一種強塑積達50GPa％以上的高碳微合金鋼和熱處理工藝。

背景技術(shù)

強度(單位；MPa)和延伸率(單位：％)是結(jié)構(gòu)材料要求的基本性能。強度和塑性(可用延伸率表示)通常是互相排斥的，即材料強度提高，塑性就降低，反之，強度降低，塑性就提高。為了判斷一個結(jié)構(gòu)材料性能的好壞，通常簡單地采用材料的抗拉強度(在拉伸曲線上對應(yīng)于最高均勻延伸率的強度)與斷裂時的總延伸率的乘積，稱為強塑積(productofstrengthandelongation，PSE)，其作為綜合性能的判據(jù)。高的強塑積表示材料具有好的綜合性能，其途徑是通過最佳材料成分設(shè)計和最佳的熱處理工藝設(shè)計獲得。高的強塑積是先進高強度鋼(advancedhighstrengthsteel，AHSS)的重要指標。

近十年來，先進高強度鋼愈來愈多被用于汽車工業(yè)，其可有效降低結(jié)構(gòu)件的用量，如減輕汽車結(jié)構(gòu)件的重量，達到節(jié)能減排的效果。先進高強度鋼目前根據(jù)強塑積可分為三代：強塑積小于30GPa％的稱為第一代先進高強度鋼(1GPa＝1000MPa)，其是Fe-Mn-Si基微(低)合金低碳或中碳鋼，例如雙相鋼(dualphase)，相變誘發(fā)塑性(transformationinducedplasticity，TRIP)鋼，淬火-分配(quenchingandpartitioning，Q&P)鋼和淬火-分配-回火(quenching-partitioning-tempering，Q-P-T)鋼。強塑積大于50GPa％稱為第二代先進高強度鋼，例如高錳(Mn)孿生誘發(fā)塑性(twinninginducedplasticity，TWIP)。第三代(又稱新一代，newgeneration)先進高強度鋼的強塑積是在30GPa％和50GPa％之間，例如，中碳Q-P-T鋼，中錳鋼。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻檢索發(fā)現(xiàn)：

Sugimoto，K.-i.，Tsunezawa，M.，Hojo，T.&Ikeda，S.Ductilityof0.1～0.6C-1.5Si-1.5Mnultrahigh-strengthTRIP-aidedsheetsteelswithbainiticferritematrix.ISIJinternational44，1608-1614(2004).文章對0.1～0.6C–1.5Si–1.5MnTRIP鋼進行不同工藝的熱處理，得到組織為貝氏體鐵素體基體的TRIP鋼。試驗結(jié)果表明，不同含碳量的鋼在進行相同的熱處理工藝后取得最高強度以及塑性的仍為0.6C鋼，其最佳性能為強度1300MPa和延伸率23％，得到最高強塑積為30GPa％。

Tomita，Y.&Morioka，K.Effectofmicrostructureontransformation-inducedplasticityofsilicon-containinglow-alloysteel.MaterialsCharacterization38，243-250(1997).對0.6C-1.5Si-0.8Mn鋼進行不同熱處理工藝處理，取得最佳性能為強度1000MPa和延伸率30％，強塑積為～30GPa％。

江利等人研究了0.63C-1.75Si-1.68Mn-0.028P-0.013STRIP鋼室溫不同應(yīng)變速率下的拉伸性能。經(jīng)900℃加熱，保溫20min，340℃等溫2h處理，測試不同應(yīng)變速率下的拉伸性能得到如下結(jié)論：高碳硅錳TRIP鋼的延伸率由14％～15％提高到22％左右；屈服強度由1015MPa提高到1198MPa；極限強度由1448MPa提高到1546MPa；強度與塑性配合的綜合性能達到22～34GPa％。

劉忠俠等發(fā)表的文章“控冷處理對中高碳Si-Mn無碳化物貝氏體鋼的組織與性能的影響”，《金屬熱處理》52-57(2005)，該文研究了控制冷卻熱處理工藝對高碳Si-Mn無碳化物貝氏體鋼的組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，0.63C-1.92Si-0.76Mn微合金鋼經(jīng)控冷工藝處理后在很寬的工藝參數(shù)范圍內(nèi)能夠獲得無碳化物貝氏體組織；隨著試樣在油中冷卻時間的延長，塊狀殘留奧氏體量不斷減少，殘留奧氏體薄膜含量不斷增加；材料的強度、塑性和韌性隨著油冷時間的延長而不斷增加。材料經(jīng)油中冷卻7s～8s后在空氣爐中360℃保溫3600s～5400s處理具有最好的強度、塑性，即強度達到1200MPa，延伸率23％，強塑積達到27.6GPa％。