[發明專利]一種高強高塑中錳鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 202111184340.0
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN115961130A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 陳浩;王巖;楊志剛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02;C21D1/26;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/08;C22C38/16;B21D22/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張琛

本公開提供了一種高強高塑中錳鋼及其制備方法。該制備方法采用快速加熱熱成形工藝，包括：對軋制的中錳鋼板進行逆相變退火；對逆相變退火后的所述中錳鋼板進行快速加熱至奧氏體單相區溫度范圍內，在該奧氏體單相區溫度范圍內進行熱沖壓成形，然后冷卻至室溫；以及對冷卻至室溫的所述中錳鋼板進行烘烤，得到微觀組織包括奧氏體、馬氏體以及鐵素體的高強高塑中錳鋼。高強高塑中錳鋼的化學組分包括C、Mn、Si和Fe，其中：C在所述高強高塑中錳鋼中的質量百分比為0.05?0.35wt％，Mn的質量百分比為2.0?5.0wt％，Si的質量百分比為0.1?2.0wt％。用快速加熱熱成形工藝制備的高強高塑中錳鋼抗拉強度超過1600MPa，強塑積大于30GPa％，且易于加工生產，加工效率高。

技術領域

本公開涉及高強度高塑性汽車鋼制造技術領域，更具體地，涉及一種高強高塑中錳鋼及其制備方法。

背景技術

鋼鐵材料約占汽車車身重量的60％，汽車輕量化和碰撞安全性的要求促使鋼鐵材料向高強度的方向發展。在高強度汽車鋼的研究方面，目前已經發展到第三代先進高強鋼。第一代先進高強鋼包括雙相鋼、復相鋼、TRIP鋼、馬氏體鋼、貝氏體鋼等，強塑積一般低于15GPa％。第二代先進高強鋼包括TWIP鋼、奧氏體不銹鋼等，其強塑積可達50GPa％，但其合金含量較高、對生產條件要求嚴格導致成本提升。目前發展的第三代先進高強鋼包括中錳鋼、QP鋼、TBF鋼等，合金含量介于第一代和第二代先進高強鋼之間，以“多相、亞穩和多尺度”為組織調控的設計思路，在降低成本的基礎上提高鋼的強度和塑性。但鋼強度的增加往往伴隨著加工性能的降低。高強度汽車鋼的冷成形需要的成形載荷大，對模具的磨損嚴重，并面臨嚴重的回彈問題。先進高強鋼冷成形加工的困難，促進了熱成形技術的發展和應用。

熱成形技術目前已經在國內外廣泛應用于各種車輛的汽車車身，被普遍認為是實現整車輕量化、提高碰撞性能和降低車身制造成本的有效手段。目前工業上發展成熟的熱成形鋼主要是錳硼系列熱成形鋼。廣泛應用的22MnB5熱成形鋼具有1500MPa的抗拉強度，但塑性一般不超過7％。增加碳的含量可以提高熱成形鋼的強度，但韌性進一步降低。中錳鋼是第三代先進高強鋼。相比錳硼系列熱成形鋼而言，中錳鋼的加工硬化率高，應變誘導塑性(Transformation?Induced?Plasticity)效應可以使其具備較高強度的同時保持較高的韌性。因而，中錳鋼是目前熱成形工藝發展的重要方向。但隨著Mn含量的增加，中錳鋼冶煉和加工的難度增大。降低錳含量對于中錳鋼熱成形工藝的推廣意義重大。

在實現本公開構思的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題：熱成形工藝中鋼板的升溫和等溫過程耗時長、生產效率較低是阻礙熱成形工藝推廣的一個重要因素?？焖偌訜峁に嚨囊肟梢钥s短加熱時間，提高熱成形生產效率。同時，快速加熱過程可以在鋼中引入化學界面，化學界面是晶體結構相同、但化學成分截然不同的兩個區域的邊界。由于化學界面處沒有晶體結構上的差異，其相較于晶界、相界等傳統物理界面具有更好的熱穩定性。在后續的熱處理中，通過化學界面對固態相變進行調控，得到不同于傳統熱成形工藝的微觀組織，提高熱成形鋼的綜合性能。

發明內容

有鑒于此，本公開的實施例提供了一種高強高塑中錳鋼及其制備方法。

根據本公開的一個方面，提供了一種高強高塑中錳鋼的制備方法，該方法采用快速加熱熱成形工藝，包括：對軋制的中錳鋼板進行逆相變退火；對逆相變退火后的所述中錳鋼板進行快速加熱至奧氏體單相區溫度范圍內，在該奧氏體單相區溫度范圍內進行熱沖壓成形，然后冷卻至室溫；以及對冷卻至室溫的所述中錳鋼板進行烘烤，得到微觀組織包括奧氏體、馬氏體以及鐵素體的高強高塑中錳鋼。

根據本公開的實施例，所述對冷卻至室溫的所述中錳鋼板進行烘烤，得到微觀組織包括奧氏體、馬氏體以及鐵素體的高強高塑中錳鋼的步驟中，所述奧氏體在高強高塑中錳鋼中的體積比為[10，25]％，所述馬氏體在高強高塑中錳鋼中的體積比為[70，90]％，所述鐵素體在高強高塑中錳鋼中的體積比小于5％。