[發明專利]一種高性能超細晶熱軋TRIP鋼材料及制備方法

有效

• 申請號: 201911274099.3
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111085545B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 莊棟棟;朱同同;楊星宇;金果;湯平偉;郭天碩;楊佳;楊董民
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B47/00;B21C37/02
• 代理公司: 暫無信息
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本發明提供了一種高性能超細晶熱軋TRIP鋼材料及制備方法，屬于金屬材料加工領域。本發明中通過改進復合疊軋工藝，先通過控制飛秒激光刻蝕加工參數，得到一定形貌的微溝槽陣列結構的TRIP鋼，再將其進行累積復合疊軋，從而制備得到了高性能、晶粒組織均勻細小、界面結合強度高、板型平直超細晶的熱軋TRIP鋼；制備得到的熱軋TRIP鋼具有均勻細小的晶粒組織、高結合強度的界面和平直的板形等優點：其晶粒組織由10μm細化為2.1μm，抗拉強度從720MPa提高到1268MPa，延伸率從25%提高到38%，綜合力學性能得到顯著提高。

技術領域

本發明屬于金屬材料加工領域，涉及一種高性能超細晶熱軋TRIP鋼材料及制備方法。

背景技術

隨著高端裝備制造產業的快速發展，對高強塑積熱軋TRIP鋼的需求日益增大，但由于熱軋過程所得復相組織較粗大，熱軋TRIP鋼的綜合力學性能仍低于相同成分冷軋TRIP鋼的力學性能，限制了熱軋TRIP鋼在復雜汽車結構件上的應用。

金屬材料在強化的同時，會導致塑性和韌性的下降，令強度和韌性（塑性）呈現倒置現象，制約了金屬材料的進一步強韌化。細化晶粒尺寸是改善熱軋TRIP鋼材料綜合力學性能最有效的方法，在滿足強度基礎上，韌性也有很大程度提高，體現了良好的綜合力學性能。累積復合疊軋工藝是制備超細晶材料方法中成本低、設備簡單的一種方法便，但其在累積復合疊軋高強度TRIP鋼時存在結合強度低、板形翹曲嚴重及結合面積比例小的問題，較難應用于實際生產中。因此，探索一種具有良好的界面結合性能及板形質量的復合疊軋工藝，獲得高性能超細晶的熱軋TRIP鋼制備方法，有重要的研究意義和應用價值。

發明內容

針對常規TRIP鋼熱軋綜合性能低于相同成分冷軋TRIP鋼的力學性能，并且累積復合高強度TRIP鋼時存在結合強度低、板形翹曲嚴重及結合面積比例的不足，本發明提供一種高性能超細晶熱軋TRIP鋼材的制備工藝，通過改進復合疊軋工藝，制備得到了高性能超細晶的熱軋TRIP鋼。

本發明首先提供了一種高性能超細晶的熱軋TRIP鋼，該熱軋TRIP鋼晶粒組織均勻細小，界面結合強度高，板型平直。

本發明還提供了一種高性能超細晶的熱軋TRIP鋼的制備方法，采用飛秒激光微納刻蝕加工復合累積疊軋工藝處理熱軋TRIP鋼表面，先通過控制飛秒激光刻蝕加工參數，得到一定形貌的微溝槽陣列結構的TRIP鋼，再將其進行累積復合疊軋。具體的包括如下步驟：

（1）取兩片規格相同熱軋TRIP鋼，去除氧化層；

（2）然后放入去離子水中超聲清洗，用壓縮氮氣吹干，將其固定在電腦控制的位移平臺上，進行飛秒激光微納刻蝕加工，得到具有一定形貌的微溝槽陣列結構的TRIP鋼；將制得的TRIP鋼對齊、疊放，并用鉚釘鉚緊，接著進行第一道的軋制、冷卻、入爐保溫、冷卻，然后去除氧化層；所述飛秒激光微納刻蝕加工工藝參數為：中心波長為800nm，脈沖寬度30-500fs，重復頻率為10-95kHz，掃描速度為100-600 mm/s，掃描線間距為4-50μm，步進為0.5-10μm，飛秒激光的光斑直徑為30-60μm。

（3）將軋制復合后的TRIP鋼板沿垂直于軋制方向切成大小相等的兩塊，重復步驟（2）的操作工序三次，最后獲得成品。

進一步地，所述步驟（2）中的飛秒激光微納刻蝕加工工藝參數為：中心波長為800nm，脈沖寬度為100~200fs，重復頻率為20~40kHz，掃描速度為200~300mm/s，掃描線間距為10~30μm，飛秒激光的光斑直徑為40~50μm，步進為2~4μm。

進一步地，步驟（2）中所述軋制的條件為在880~950℃預熱10min，隨后進行軋制，壓下量為30~60%。

進一步地，所述軋制的預熱溫度為900~930℃；所述壓下量優選為40~50%。