[發明專利]一種同時提高奧氏體鋼強度和塑性的方法及其產品

有效

• 申請號: 201910977050.8
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN112662931B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 李世瀚;王曉霖;趙巍;李遵照;李明;薛倩;劉名瑞
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21D7/02;C22C38/12;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/28;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50
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本發明提供了一種能同時提高奧氏體鋼強度和塑性的方法，其特征在于，包括：向奧氏體鋼中加入微量合金元素，對奧氏體鋼進行冷軋處理，獲得含有大量位錯和孿晶的冷軋態高強度鋼，再經低溫保溫處理后快速冷卻。所述低溫保溫為在350℃?550℃條件下，保溫0.5h?3h后快速冷卻。通常材料經回復熱處理后塑性會增加但強度會降低，而本發明在提高TWIP鋼塑性的同時還可以增加其強度。

技術領域

本發明屬于金屬材料加工和低溫保溫處理的技術領域，尤其是同時提高奧氏體鋼強度及塑性的方法及其產品。

背景技術

奧氏體TWIP (twinning-induced plasticity)鋼具有高強度、高韌性和高應變硬化率等特點，其作為輕量化材料，在汽車和LNG船制造，石油和天然氣開發等領域有廣泛的應用前景。

對冷軋TWIP鋼在低溫下進行退火處理會發生形變組織的回復：位錯密度降低的同時，仍然保持較高的孿晶密度。孿晶可以阻礙位錯的滑移，使材料在提高塑性的同時保持較高的強度。但是，大量的研究表明簡單的回復退火只能提高冷軋TWIP鋼的塑性，而犧牲了材料的強度，尤其是屈服強度下降明顯。Berrenberg等人提出了相變回復退火的概念，利用低溫退火過程中ε-馬氏體向奧氏體的轉變在提高塑性的同時增加TWIP鋼的加工硬化率。但退火后試樣的強度依然下降，仍然無法實現強度和塑性的同時提高。

中國專利 CN 105772504 A 提出了一種提高純金屬強度與塑性的方法，是采用磁控濺射與異步軋制的方法，利用微變形、室溫多次軋制。專利 CN 109913627 A 提出了一種同時提高工業純鐵強度、塑性和韌性的改性方法，采用深冷大載荷沖擊與均勻場低溫保溫處理相結合的技術手段細化組織。專利 CN 107488823 B提出了一種同時提高鋁合金強度和延伸率的方法，采用的方法是將Al合金鑄錠一次擠壓，均勻化退火處理后再進行二次擠壓，制成產品后進行固溶時效處理。專利CN 106583719 B提出一種能同時提高增材制造鈦合金強度和塑性的制備方法，采用激光源將Ti合金粉末連續熔化沉積在基板上，制備得到具有界面相的Ti合金零件。

通常情況下，鋼鐵材料強度增加的同時，其塑性會降低，強度和塑性之間的平衡和取舍阻礙了大多數高強鋼的應用。能夠同時提高鋼鐵材料的強度和塑性，是研究人員始終追求的目標，對此類材料的開發和應用具有深遠的影響。目前還沒有針對奧氏體TWIP鋼同時提高強度和塑性的相關專利，也沒有利用回復退火和析出強化相結合來提高材料的強度和塑性的報道。

發明內容

本發明的目的是針對現有的奧氏體鋼材料無法有效實現同時提高強度和塑性的問題，發明一種操作簡單，加工生產難度低的基于回復退火和析出強化實現奧氏體鋼強度和塑性同時提高的方法。本發明另一目的在于提供一種同時具有較高鋼強度和塑性的奧氏體鋼。

本發明一方面提供了一種能同時提高奧氏體鋼強度和塑性的方法，包括：向奧氏體鋼中加入微量合金元素，對奧氏體鋼進行冷軋處理，獲得含有大量位錯和孿晶的冷軋態高強度鋼，再經低溫保溫處理后快速冷卻。

所述的奧氏體鋼為孿生誘導塑性變形（TWIP）鋼。

如上所述的同時提高奧氏體鋼強度和塑性的方法，包括以下步驟：

A.向奧氏體鋼中加入W，同時加入V、Ti、Mo、Ni、Cr、Nb中的一種或多種元素，制備合金化奧氏體鋼；

B.將步驟A得到的合金化奧氏體鋼進行冷軋處理；

C.將冷軋后的試樣在350℃-550℃條件下，保溫0.5h-3h后快速冷卻。

步驟A中各元素的加入量，以重量百分比計為：W 為0.5%-4%，優選1%-3%；V、Ti、Mo、Ni、Cr以及Nb合金含量為0.05%-5%，優選0.1%-2%。