[發明專利]一種具有多形貌多尺度奧氏體組織的高強塑積冷軋中錳TRIP鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201910144518.5
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109868345B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張喜亮;劉濤;劉宏基;周騫;呂征;石銀冬;趙雷杰
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: C21D1/26
• 分類號: C21D1/26;C21D1/18;C21D6/00;C21D8/02;C21D9/00;C22C38/04;C22C38/06
• 代理公司: 石家莊開言知識產權代理事務所(普通合伙) 13127
• 代理人: 趙俊嬌

本發明涉及一種具有多形貌多尺度奧氏體組織的高強塑積冷軋中錳TRIP鋼的制備方法，包括：S1:冶煉及鍛造：熔煉得到成分為C：0.15?0.20％、Mn:7?9％、Al:1.0?1.8％、Ce:0.03?0.08％、P0.008％、S0.008％，余量為Fe及雜質的鋼錠；加熱至1200℃保溫1.5?3h后鍛造成30?40mm的鋼坯，終鍛溫度不低于850℃，鍛后空冷；S2:熱軋：將鋼坯加熱1200～1250℃保溫1.5?2.5h后經多道次軋制成鋼板，空冷；S3:兩相區退火：將鋼板在660?690℃退火40～70min后空冷，并酸洗；S4:小變形量冷軋：對鋼板冷軋，總壓下量控制在40?55％；S5:退火及低溫回火：將鋼板加熱至660?690℃保溫6?12min退火，后空冷，再于180?230℃回火15?25min。本發明制備的冷軋中錳TRIP鋼抗拉強度大于1250MPa，屈服強度920?1060MPa，強塑積65GPa·％，接近或優于第二代TWIP鋼。

技術領域

本發明涉及高強塑積冷軋中錳TRIP鋼技術領域，尤其是一種具有多形貌多尺度奧氏體組織的高強塑積冷軋中錳TRIP鋼的制備工藝。

背景技術

隨著汽車工業對安全性、節能和環保要求的不斷提高，具有高撞擊能量吸收能力(即高強度、高塑性，也被稱為“高強塑積”)的材料已成為汽車用鋼必然趨勢。在第一代汽車用鋼的基礎上人們開發了第二代汽車用TWIP鋼，其強塑積可高達65GPa·％，然而TWIP鋼的合金成分一般大于20wt％以上，且其抗拉強度很少能超過1000MPa等級，此外，由于TWIP鋼使用大量的合金元素導致其鑄造等工藝性能較差，從而限制其應用。中錳TRIP鋼的合金元素添加量接近第一代汽車用鋼而強塑積有望達到TWIP鋼的水平成為第三代汽車用鋼典型代表，近年來被國內外汽車界和學者們廣泛關注。目前從文獻調研來看，中錳TRIP鋼強塑積主要介于25-45GPa·％，距TWIP鋼的高強塑積水平(最高達65GPa·％)仍有較大差距。因此，有些學者在中錳鋼中增加碳或鋁含量，在較大范圍內起到了提高中錳TRIP鋼強塑積的作用。然而，過高的碳含量會對鋼板的焊接性能不利；而過高的鋁含量將使中錳鋼在澆注過程中容易堵塞水口，不利于連鑄生產，且其整體添加的合金元素含量較高，無形中提高了成本。因此，如何添加較少合金元素而制備出強塑積大于50GPa·％中錳TRIP鋼成為當今該領域科研人員追求的目標。

盧柯院士最新研究成果表明材料具有多尺度、非均勻、多層次耦合的微觀組織結構，可以有效解決金屬材料強度與塑性倒置關系這一難題。即通過一定技術或手段制備出具有梯度結構材料使材料在時間和空間上發揮其效用，能夠更有效抵御材料的時效，并成功應用于純銅等材料上。利用此理念制備多尺度多形貌的奧氏體組織，使其具有梯度穩定性并在形變過程中逐步有效發揮相變增塑效應的中錳TRIP鋼目前仍是空白。

由此可見，雖然中錳TRIP鋼具備一定的高強度與較好的塑性，然而，其強塑積與第二代汽車鋼板仍有較大差距，嚴重阻礙了汽車進一步輕量化的進程。而如何在碳、鋁含量不高的情況下，進一步提高中錳TRIP鋼的強度和塑性，使其達到甚至優于TWIP鋼水平，是當今該領域科研人員所亟待解決的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種具有多形貌多尺度奧氏體組織的高強塑積冷軋中錳TRIP鋼的制備方法，通過添加微合金元素、并結合特定的冷軋工藝，使制備的中錳TRIP鋼中微觀組織具有不同形貌、不同尺寸(由不同尺寸級配的晶粒組成)的奧氏體存在，使材料具有一定的奧氏體梯度穩定性，在C、Al含量均較低的情況下表現出高強度和高塑性，為第三代汽車用鋼開發提供技術方案。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種具有多形貌多尺度奧氏體組織的高強塑積冷軋中錳TRIP鋼的制備方法，包括以下步驟：