[發明專利]一種低屈強比、低屈服延伸的中錳鋼制備方法

有效

• 申請號: 202210880595.9
• 申請日: 2022-07-25
• 公開（公告）號: CN115198191B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 定巍;李巖;馮繼科;張光瑩
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C21D1/18;C21D1/26;C21D6/00
• 代理公司: 武漢知律知識產權代理事務所(普通合伙) 42307
• 代理人: 田常娟

本發明公開了一種低屈強比、低屈服延伸的中錳鋼制備方法，屬于金屬材料技術領域。從設計組織的角度出發，得到殘余奧氏體穩定性具有明顯差異的退火組織，從而改善冷軋低碳中錳鋼的力學性能。殘余奧氏體的穩定性主要與化學成分Mn元素、組織形貌、晶粒尺寸等相關，本發明通過兩步熱處理，首先得到含珠光體+馬氏體預處理組織，Mn元素在其中梯度分布。隨后利用Mn元素擴散較慢的特點，通過短暫臨界退火得到兩種不同化學成分、組織形貌、晶粒尺寸的殘余奧氏體。其一為珠光體轉變生成的高錳、薄膜狀殘余奧氏體，其二為馬氏體逆轉變生成的中錳、塊狀殘余奧氏體，從而實現奧氏體穩定性差異化的控制，得到一種低屈服強度低屈服延伸的中錳鋼加工工藝。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，尤其涉及一種低屈強比、低屈服延伸的中錳鋼制備方法，進而獲取一種錳含量差異化分布的中錳TRIP鋼。

背景技術

目前的研究表明，冷軋低碳鋼雖然經過退火后力學性能得到了很大提升，然而也存在著一系列問題等待解決。例如工程應力應變曲線出現較長的屈服平臺，也就是屈服延伸。屈服延伸導致其在應力應變曲線上表現出明顯的上下屈服點，并在下屈服點應力水平下繼續變形。伴隨著鋼板表面產生條帶狀褶皺，這種現象稱之為呂德斯帶，是由于在拉伸過程中局部突然屈服產生不均勻變形，而在試樣表面出現與拉伸軸呈45°角的粗糙皺紋。目前普遍認為屈服延伸的產生原因是在低碳鋼中的位錯被C、N原子釘扎，形成了柯垂爾氣團。然而在塑性變形過程中，位錯必須掙脫柯垂爾氣團的釘扎才能繼續運動，需要更大的驅動力才能引起屈服（出現上屈服點）；當位錯掙脫掉柯垂爾氣團的釘扎作用后可以在較小的應力下繼續運動（出現下屈服點），即材料在低應力下繼續變形。在實際生產過程中，如果試驗鋼的工程應力應變曲線存在明顯的“鋸齒平臺”，即明顯的“屈服延伸”，則說明材料在加工過程中存在明顯的呂德斯帶。呂德斯帶的存在導致產品的表明質量大幅下降，導致沖壓件等產品出現大量的次品和廢品。因此，在生產過程中應盡可能避免其出現。

在冷軋低碳中錳TRIP鋼中，殘余奧氏體發生馬氏體相變可提高局部的加工硬化效果，延緩局部頸縮等。但同時也會產生一系列不利影響，例如空洞、呂德斯帶等。因此，為了避免馬氏體集中相變帶來的不利影響，最可能地發揮馬氏體相變的積極作用，要避免馬氏體相變的集中發生。希望殘余奧氏體要在一個較寬的應變范圍內陸續發生轉變。研究表明，組織中不同穩定性的奧氏體在變形過程中呈現出不同轉變方式：次穩定奧氏體在變形初期快速發生轉變；穩定的奧氏體在變形中后期緩慢的發生轉變。變形初期發生的TRIP效應不僅可以提高變形初始階段的加工硬化能力，還避免屈服延伸，有助于緩解低碳中錳鋼的呂德斯帶應變；而在變形中后期相變的奧氏體，能實現大應變范圍內的TRIP效應，這將有助于進一步改善低碳中錳鋼的力學性能。這就要求組織中殘余奧氏體的穩定性有較大的差異。

例如，現有技術一，申請號：CN202210274781.8，公開號：CN114672632A，公開了一種44GPa?%高強塑積冷軋中錳鋼及其制備方法，其技術方案如下：

“本發明提供一種高強塑積冷軋中錳鋼及其制備方法，其化學元素質量百分比為C：0.15-0.2%，Mn：6-8%，Si：1.45-1.5%，Al：2-4%，Cu：0.5-0.51%，Mo：0.15-0.2%，Cr：0.3-0.35%，Nb：0.1-0.11%，Sc：0.05-0.07%，B：0.001-0.003%，Ni：0.021-0.027%（wt%），余量為Fe和不可避免的雜質。

成分設計原理如下：