[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)塑積TRIP鋼棒材及等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610960981.3
• 申請(qǐng)日: 2016-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106521335B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐正友;黃家能;丁樺;盧興超;蔡志輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C38/04
• 分類號(hào): C22C38/04;C22C38/02;C22C38/06;C22C38/12;C22C33/04;C21D8/06
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)塑積TRIP鋼棒材及等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備方法。

背景技術(shù)

目前，我國(guó)的汽車行業(yè)已經(jīng)處于發(fā)展的快車道，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展對(duì)高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)力越來(lái)越大；而且汽車工業(yè)對(duì)輕量化、安全、排放、成本控制及燃油經(jīng)濟(jì)性要求越來(lái)越高，這就驅(qū)使汽車工業(yè)采用高強(qiáng)度鋼板和一些高強(qiáng)度輕量化材料。而相變誘發(fā)塑性鋼(Transformation Induced Plasticity，TRIP)就屬于這類材料，TRIP鋼的出現(xiàn)為解決強(qiáng)度和塑性的矛盾提供了方向，TRIP鋼的本質(zhì)是通過(guò)相變誘發(fā)塑性效應(yīng)，使得鋼材中奧氏體在塑性變形過(guò)程中誘發(fā)馬氏體生核和長(zhǎng)大，并產(chǎn)生局部硬化，繼而變形不再集中在局部，使相變均勻擴(kuò)散到整個(gè)材料以提高鋼板的強(qiáng)度和塑性。TRIP鋼板具有高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，延展性強(qiáng)，沖壓成形能力高，其中，第一代高強(qiáng)鋼-常規(guī)TRIP鋼的強(qiáng)塑積一般在15-20GPa％，第三代高強(qiáng)鋼-中錳TRIP鋼的強(qiáng)塑積在20-40GPa％，用作汽車鋼板可減輕車重，降低油耗，同時(shí)能量吸收的能力強(qiáng)，能夠抵御撞擊時(shí)的塑性變形，顯著提高了汽車的安全等級(jí)。如何提高細(xì)晶材料的塑性、韌性以及加工硬化能力，已成為國(guó)內(nèi)外金屬材料領(lǐng)域普遍關(guān)注的重大科學(xué)問(wèn)題。

在常規(guī)TRIP鋼組織中，相對(duì)于鐵素體，合金元素的固溶強(qiáng)化和碳元素的富集使得殘余奧氏體作為一種硬相組織而存在，變形過(guò)程中，分配在殘余奧氏體的應(yīng)力/應(yīng)變相對(duì)集中，過(guò)早的形變誘導(dǎo)奧氏體相變影響TRIP效應(yīng)對(duì)塑性、韌性以及加工硬化能力的提高。于是需要找到一種分散殘余奧氏體過(guò)早應(yīng)力/應(yīng)變集中的方法，在不添加合金元素的前提下，細(xì)化鐵素體晶粒是一種分散殘余奧氏體過(guò)早應(yīng)力/應(yīng)變集中的方法，同時(shí)，細(xì)化的殘余奧氏體具有較高的穩(wěn)定性。

等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形(Equal Channel Angular Pressing，簡(jiǎn)稱ECAP)屬于劇烈塑性變形(Severe Plastic Deformation，簡(jiǎn)稱SPD)技術(shù)的一種，它在不改變材料橫截面積的情況下，以純剪切方式實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的大塑性變形，每一道次的ECAP變形都會(huì)給試樣施加非常均勻的強(qiáng)烈應(yīng)變，多道次ECAP變形可實(shí)現(xiàn)非常大的累計(jì)應(yīng)變，從而可以獲得亞微米晶甚至納米晶材料。所以，等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形(ECAP)技術(shù)作為制備塊狀亞微米或納米材料的有效方法，經(jīng)常被用于制備超細(xì)晶材料。

TRIP鋼的熱處理工藝分為兩步：(1)臨界區(qū)退火；(2)貝氏體區(qū)等溫保溫，隨后空冷至室溫。本專利通過(guò)ECAP變形結(jié)合適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕梢杂行Ъ?xì)化材料的晶粒尺寸，在通過(guò)細(xì)化鐵素體晶粒來(lái)分散殘余奧氏體過(guò)早應(yīng)力/應(yīng)變集中的同時(shí)，細(xì)化的殘余奧氏體能提高其穩(wěn)定性，綜合提高TRIP鋼棒材的力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)塑積TRIP鋼棒材及等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備方法；通過(guò)合理設(shè)計(jì)鋼的成分，經(jīng)煉鋼-鍛造-熱軋-機(jī)加工圓棒-等通道轉(zhuǎn)角擠壓-TRIP工藝熱處理，目的是通過(guò)等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形細(xì)化晶粒并結(jié)合適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕瞥删哂懈邚?qiáng)塑積的低碳硅錳系TRIP鋼棒材。

本發(fā)明的高強(qiáng)塑積TRIP鋼棒材，其化學(xué)組分的質(zhì)量百分含量為：C：0.15～0.20％，Mn：1.30～1.50％，Si：0.50～0.70％，Al：0.50～0.60％，Nb：0.02～0.05％，S：＜0.01％，P：＜0.01％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

所述的高強(qiáng)塑積TRIP鋼棒材，其直徑為10±0.3mm。

所述的高強(qiáng)塑積TRIP鋼棒材，其抗拉強(qiáng)度為720～760MPa，延伸率為34～40％，強(qiáng)塑積為25～30GPa.％。

本發(fā)明的高強(qiáng)塑積TRIP鋼棒材的等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備方法，包括以下步驟：

步驟1，制備板坯：

按照高強(qiáng)塑積TRIP鋼棒材的成分進(jìn)行冶煉和鑄造后，鍛造成板坯；

步驟2，熱軋：

(1)將板坯，在1200～1250℃保溫2～3h；

(2)將保溫后的板坯，立即進(jìn)行多道次熱軋后，空冷至室溫，制得熱軋板；其中，終軋溫度為900～950℃，總累計(jì)壓下率為56～64％；

步驟3，等通道轉(zhuǎn)角擠壓：

從熱軋板上車削出棒材，進(jìn)行等通道轉(zhuǎn)角擠壓，制得擠壓棒材；其中，等通道轉(zhuǎn)角擠壓的路徑采用路徑C方式，擠壓溫度為380～420℃，擠壓力為45～55MPa，擠壓速度為4～6mm/min，如果擠壓道次大于1次，則每道次擠壓后，在進(jìn)樣口棒材旋轉(zhuǎn)180°后進(jìn)行下一道次擠壓；

步驟4，兩步熱處理：