[發明專利]一種低碳低合金高強塑鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201711285005.3
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107779783B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 張永濤
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/58;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/54;C21D8/00
• 代理公司: 31227 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司
• 代理人: 李慶

本發明涉及一種低碳低合金高強塑鋼及其制備方法。本發明提供的低碳低合金高強塑鋼，按重量百分比，所述高強塑鋼的化學成分為0.05?0.20％C，0.20?1.0％Si，0.8?2.0％Mn，1.0?5％Cr，0.8?1.5％Mo，0.4?1.5％Ni，Cu≤1.0％，V+Nb≤0.5％，B≤0.10％，余量為Fe和微量不可避免的雜質。其制備方法包括步驟：(1)熔煉成鑄態坯料、(2)奧氏體再結晶區大變形軋制、(3)奧氏體未再結晶區小道次軋制、(4)軋后弛豫析出、(5)兩相區臨界熱處理。本發明提供的方法可以顯著提高低碳低合金鋼的強度與塑性，顯著降低材料的制備成本。

技術領域

本發明涉及一種低碳低合金高強塑鋼及其制備方法，即綜合運用再結晶細晶強化、應變誘導析出、弛豫-析出控制相變、2相區臨界熱處理等材料強韌化方法方法，介紹一種合理可行的“多相、亞穩、多尺度析出”的低碳低合金高強塑鋼組織與性能調控新技術。

背景技術

國際鋼鐵協會一般將高強度鋼分為兩大類，即傳統高強度鋼(Conventional HighStrength Steels，CHSS)和先進高強度鋼(Advanced HighStrength Steels,AHSS)。其中傳統高強度鋼主要通過固溶強化、細晶強化和彌散強化等傳統強化手段來提高鋼的強度，達到所需的性能。先進高強度鋼是上世紀70年代開始發展起來的，充分利用相變強化和增塑機制相結合的手段，相比傳統高強度鋼，達到了更好的強塑性結合。

先進高強鋼(AHSS)從第一代雙相(DP)鋼、第二代相變誘發塑性(TRIP)鋼、到第三代淬火-分配(Q&P)鋼和淬火-分配-回火(Q-P-T)鋼的發展趨勢是不斷提高強度并保持足夠的塑性，其方法是改變熱處理工藝以獲得不同的微觀組織。DP鋼由鐵素體、馬氏體和殘余奧氏體組成，TRIP鋼由鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體組成。在TRIP鋼中，由強度較高而塑性較低的貝氏體替代了DP鋼中的部分強度較低塑性較高的鐵素體，因此，TRIP鋼的總體強度高于DP鋼而塑性低于DP鋼。Q&P鋼是由馬氏體和殘余奧氏體組成，由強度較高而塑性較低的馬氏體替代了TRIP鋼中的強度較低而塑性較高的鐵素體和貝氏體，因此，Q&P鋼的總體強度高于TRIP鋼而塑性低于TRIP鋼。Q-P-T鋼是由馬氏體、殘余奧氏體和碳化物組成，即由強度很高而塑性很低的碳化物替代了Q&P鋼中的部分強度較低塑性較高的馬氏體，因此，Q-P-T鋼的總體強度高于Q&P鋼而塑性低于Q&P鋼。綜上，目前先進高強鋼的力學性能總的趨勢是隨著強度的提高，塑性隨之下降，它們的強塑積的上限值約為2.5×10⁴MPa.％。然而，根據Matlock和Speer基于兩相(馬氏體和殘余奧氏體)等應變模型，預測新一代AHSS的強塑積可以達到3×10⁴MPa.％，可見先進高強鋼還有很大的發展提高空間。顯然，在保持材料強度的前提下，如何進一步提高材料的塑性是解決問題的關鍵。

目前第三代先進高強鋼的塑性貢獻主要來源于殘余奧氏體，其作用機制主要有四種解釋：⑴相變誘發塑性效應；⑵孿晶誘發塑性效應；⑶阻礙裂紋擴展效應；⑷殘余奧氏體吸收位錯效應。上述四種增塑效應均表明獲得足量、穩定的殘余奧氏體是提高高強鋼強塑積的關鍵。傳統的獲取殘余奧氏體的手段主要有TRIP、Q&P或TWIP等方法，但這些方法通常要求鋼中具有較高的碳含量，不僅會使鋼的熱加工性能、焊接性能等嚴重惡化，而且也不適用于量大面廣的高強度低合金鋼。

兩相區熱處理，又稱為臨界區熱處理，即將鋼加熱至AC1和AC3溫度區間內某一溫度等溫一段時間后冷卻的工藝過程。在兩相區等溫熱處理過程中，會發生鐵素體向奧氏體的逆轉變，同時伴隨著合金元素的再分配，碳、錳、鎳等奧氏體穩定化元素會由鐵素體向逆轉奧氏體中擴散，就可形成富合金的逆轉奧氏體相和貧合金的鐵素體相。