[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)塑積的低密度高錳鋼

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710903836.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN107641763B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施琦;黃貞益;章小峰;侯清宇;王萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)工商學(xué)院
• 主分類號(hào): C22C38/04
• 分類號(hào): C22C38/04;C22C38/06;C22C33/04;C21D8/02;B22D27/02;B22D7/00
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 胡鋒鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低密度鋼領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高強(qiáng)塑積的低密度高錳鋼。

背景技術(shù)

隨著資源、能源和環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，人們環(huán)保意識(shí)的抬頭和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的客觀要求，汽車輕量化已經(jīng)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。為實(shí)現(xiàn)汽車輕量化可采取的途徑主要有兩種：一是選擇輕質(zhì)材料，比如低密度鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、工程塑料或碳纖維復(fù)合材料等，主要以鋁合金為主；二是使用高強(qiáng)度鋼板代替普通鋼板，通過降低鋼板厚度以實(shí)現(xiàn)輕量化，主要包括馬氏體鋼、CP鋼、TRIP鋼、TWIP鋼、DP鋼等。在此基礎(chǔ)上，誕生了開發(fā)高強(qiáng)度低密度鋼的研究思潮，即開發(fā)集低密度和高強(qiáng)度于一身的鋼板。

目前，已有技術(shù)通過向鐵素體鋼當(dāng)中添加高含量的C和Mn元素，獲取高強(qiáng)度高塑性的低密度鋼。但是，這種技術(shù)由于鑄坯內(nèi)部合金元素的偏析嚴(yán)重，軋制過程中會(huì)出現(xiàn)裂紋，使得低密度鋼的性能變差。

經(jīng)檢索，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為：一種汽車用高錳鋼及其制造方法(申請(qǐng)?zhí)枺?01310551550.8，申請(qǐng)日：2013.11.08)，該鋼的化學(xué)成分重量百分比如下：C：0.55～0.64％，Si：0～0.01％，Mn：23.5～24.4％，P：0～0.015％，Nb：0.45～0.54％，Als：0.02～0.06％，S：0～0.01％，N：0～0.003％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。該鋼的制造方法中，加熱連鑄坯的溫度控制為1220～1280℃；粗軋的溫度控制為1050～1100℃；精軋控制終軋溫度為910～950℃；卷取在680～720℃進(jìn)行；控冷控制連續(xù)退火溫度為800～850℃。該申請(qǐng)案通過優(yōu)化鋼的成分設(shè)計(jì)和控制生產(chǎn)工藝，得到了高強(qiáng)度的Fe-Mn-C-Nb系TWIP鋼，但是該申請(qǐng)案制得的高錳鋼由于Al含量過低，不能很好的抑制應(yīng)變誘導(dǎo)的ε-馬氏體的形成，無(wú)法降低形變孿晶的出現(xiàn)傾向，所得的鋼材強(qiáng)塑積不高。

此外，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為：一種低密度Fe-Mn-Al-C系冷軋汽車用鋼板的制備方法(申請(qǐng)?zhí)枺?01510107144.1，申請(qǐng)日：2015.06.03)，該申請(qǐng)案的汽車用鋼板的化學(xué)成分為：C、0.65％～0.75％，Mn、14.0％～19.0％，Al、7.0％～10.5％，P<0.003％、S<0.002％，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。制備工藝步驟包括：冶煉；鍛造；鋼坯加熱到1150～1180℃保溫2h后進(jìn)行多道次熱軋變形，開軋溫度1050～1100℃，終軋溫度850～900℃，累計(jì)變形量在80％～90％，卷取溫度200～300℃；熱軋后鋼板進(jìn)一步固溶處理，950～1050℃保溫0.5～1h后水淬處理；接著冷軋變形，累積壓縮量為60～80％；之后退火處理，在1000℃保溫10～15min后水淬；試驗(yàn)用鋼為奧氏體+鐵素體雙相組織，最終獲得具有低密度、高強(qiáng)韌的冷軋雙相汽車用鋼板。但是其強(qiáng)塑積只有40GPa·％，無(wú)法滿足市場(chǎng)未來(lái)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中鋼材強(qiáng)塑積不高的技術(shù)問題，提供一種高強(qiáng)塑積的低密度高錳鋼，通過向鋼中添加一定量的Al元素，在合金成分與成型工藝調(diào)控的基礎(chǔ)上，得到具備低密度、高強(qiáng)度和良好塑性的新型汽車用低密度鋼，在減輕鋼材的重量同時(shí)，使得鋼材具有較高強(qiáng)度和良好的塑性。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種高強(qiáng)塑積的低密度高錳鋼，所述低密度鋼中的Mn和Al的質(zhì)量百分比之和>28％。

優(yōu)選的，所述低密度鋼中Mn的質(zhì)量百分比為19.40～20％，所述Mn與Al質(zhì)量之比為1.8～2.0。

優(yōu)選的，所述低密度鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：Mn：19.40～20％；Al：9.82～10％；C：0.98～1％；P≤0.003％；S≤0.003％，其余為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選的，所述低密度鋼的組織構(gòu)成為：鐵素體+奧氏體+κ-碳化物的三相組織。

優(yōu)選的，所述的低密度鋼由如下步驟制得：

(1)冶煉，將金屬原料加入冶煉爐進(jìn)行冶煉，得到鋼液；

(2)鑄造，將步驟(1)得到的鋼液注入模具中，得到低密度鋼的鑄坯；

(3)熱軋，將步驟(2)得到的低密度鋼的鑄坯加熱到1150～1250℃并保溫，隨后進(jìn)行至少兩次熱軋；

(4)固溶處理，將步驟(3)得到的低密度鋼在溫度1000～1100℃下保溫，之后進(jìn)行淬火處理；