一种1.5GPa级以上的超高强TRIP钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种1.5GPa级以上的超高强TRIP钢及其制备方法，属于高强塑积热轧钢板技术领域，其化学成分及其含量是：C 0.1～0.25wt.％，Mn 5～10wt.％，Si 1～3wt.％，P≤0.2wt.％，S≤0.005wt.％，余量为Fe以及不可避免的杂质；制备方法包括熔炼、浇铸、锻造、轧制和退火；轧制过程中，经多道次热轧后进行淬火；开轧温度为1100～1250℃；终轧温度为850～950℃；淬火采用TMCP工艺；退火过程是加热至两相区600～750℃，保温2～5h，空冷至室温。制备的超高强TRIP钢板，具有超高强度得力学性能特征，抗拉强度≥1500MPa，屈服强度为≥800MPa，延伸率为≥20％，强塑积≥30GPa·％。

A super high strength TRIP steel above 1.5GPa level and its preparation method

The invention discloses a 1.5GPa above the level of the super high strength steel TRIP and a preparation method thereof, belonging to the technical field of high strength and ductility of hot rolled steel plate, its chemical composition and its content is: C Mn 0.1 ~ 0.25wt.%, 5 ~ 10wt.%, Si 1 ~ 3wt.%, P = 0.2wt.%, S = 0.005wt.%, residual impurity Fe and unavoidable; the preparation method comprises melting, casting, forging, rolling and annealing; rolling process, the multi pass hot rolling after quenching; the rolling temperature is 1100 to 1250 DEG C; finishing temperature is 850 to 950 DEG C; quenching by TMCP process; the annealing process is heated to 600 to two-phase region 750 C, holding 2 ~ 5h, air cooling to room temperature. Preparation of ultra high strength TRIP steel with ultra high strength mechanical properties, tensile strength more than 1500MPa, more than 800MPa for yield strength, elongation is greater than 20%, strong plastic product is greater than or equal to 30GPa -%.

【技术实现步骤摘要】
一种1.5GPa级以上的超高强TRIP钢及其制备方法
特别涉及本专利技术属于超高强度高塑性钢
，具体涉及一种1.5GPa级以上的超高强TRIP钢及其制备方法。
技术介绍
对于汽车制造而言，降低燃油消耗、节能减排的诸多措施中，降低车身重量并提高安全性是最重要的发展方向。研究表明，车身重量每减轻10％可节省燃油3％～7％。因此，汽车轻量化技术的应用已然成为各大汽车生产厂提高竞争能力的关键技术之一。为了实现节能、减排和提高安全性这一目标，先进高强度钢((Advancedhighstrengthsteel,AHSS)的概念应运而生。经过多年的研发，先进高强度钢作为汽车用钢已经发展到了第3代。第一代主要包含无间隙原子钢(IF钢)，高强度低合金钢(HSLA钢)，双相钢(DP钢)，相变诱发塑性钢(TRIP钢)等，第二代主要有如孪生诱导塑性钢(TWIP钢)，轻质诱发塑性钢(L-IP钢)，奥氏体不锈钢(AUST钢)等，相比于第1代，第2代AHSS钢其强塑积约为第1代的五倍之多，被认为是最具有潜力的汽车用钢。然而，第2代汽车用钢锰的质量分数达到20％以上，生产成本较高，同时钢中添加了大量的C、Si、Al、Mo、Nb、V等合金元素，铸造性能和加工性能均较差，限制了其工业应用的空间。因此，开发低成本、高强塑积的第3代超高强钢成为全球汽车钢领域的研究重点。第3代汽车用钢的特点为：强塑积超过20GPa·％，且合金元素含量在第二代AHSS钢的基础上大幅度降低。利用TRIP(TransformationInducedPlasticity)效应，可使钢同时获得高强度和高塑性，成为了近年来的研究焦点之一，例如TRIP钢和QP钢。TRIP-added钢与TWIP(TwinningInducedPlasticity)钢相比，由于添加合金元素含量的降低，极大降低了生产成本，同时降低了铸造难度和缓解了热变形过程中由于大量脆性碳化物的析出导致的沿晶断裂，具有明显的优势。中国专利技术专利申请公开说明书CN102304664A公开了一种高强度高塑性含铝中锰TRIP冷轧钢板及制备方法，成分质量百分含量为:C:0.05％～0.4％，Si:≤0.5％，Mn:5％～10％，Al:1％～8％，P:≤0.1％，S:≤0.02％，Nb:0.01％～0.10％，余量为铁或不可避免的杂质，得到900～1210MPa的抗拉强度以及17～30％的延伸率，强塑积可达30GPa·％左右。其抗拉强度低，分析主要在于成分中的Al，Al元素虽然可以提高钢的延伸率和改善塑性，但同时会显著降低抗拉强度。中国专利技术专利申请公开说明书CN101235464A公开了一种铜、镍合金化的孪晶诱导塑性钢铁材料，成分为C：0.02-0.06％，Mn：23-33％，Al：2.5-3.5％，Si：2.5-3.5％，S﹤0.008％，Cu：0.2-0.3％，Ni：0.3-0.4％，余量为Fe，可得到300-460MPA的屈服强度和735-900MPA的抗拉强度以及54.6-83.3％延伸率。其抗拉强度低、Mn含量过高。中国专利技术专利申请公开说明书CN102011051A公开了一种高强度高塑性的中碳相变诱发塑性钢及其制备方法，钢的化学成分为：C0.24～0.30％，Si0.80～1.20％，Mn1.40～1.80％，P0.030～0.075％，V0.070～0.090％，Fe余量(wt.％)，塑性钢抗拉强度大于等于980MPa，断裂延伸率大于等于18％，强塑积大于等于17640MPa·％的TRIP钢。Mn含量过低，无法得到更多的奥氏体，降低了TRIP效应，同时降低了钢中铁素体和奥氏体的强度。所以，强塑积达不到30Gpa％。中国专利技术专利申请公开说明书CN102912219A本专利技术公开一种高强塑积TRIP钢板，C：0.08％～0.5％、Si：0.4％～2.0％、Mn：3％～8％、P：≤0.10％、S：≤0.02％、Al：0.02％～4％、N：≤0.01％、Nb：0～0.5％、V：0～0.5％、Ti：0～0.5％、Cr：0～2％、Mo：0～1％，以及剩余部分由Fe和不可避免的杂质组成；工艺退火时间长，增加生产成本，浪费能源，强度低。现有技术的TRIP钢的不足之处在于，其强塑积低，抗拉强度低，无法满足现代汽车工业对汽车用钢更高强度的需求，同时大量的合金元素的添加增大了成本，(如Ni，Nb，Ti等)也增大了制造难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以运用传统工业热轧及退火的工艺制备具有低成本、高强度、高强塑积的TRIP钢，以便降低汽车的车身重量，实现低碳环保的目标。一方面，本专利技术提供超高强TRIP钢的制备方法，所述超高强TRIP钢的化学成分及其含量是：C为0.1～0.25wt.％，Mn为5～10wt.％，Si为1～3wt.％，P为≤0.2wt.％，S为≤0.005wt.％，余量为Fe以及不可避免的杂质；制备方法包括以下步骤：熔炼、浇铸、锻造、轧制、超深冷处理和退火；所述轧制过程中，经多道次热轧后进行淬火；所述热轧的开轧温度为1100～1250℃；终轧温度为850～950℃；所述淬火采用TMCP(控轧控冷)工艺；所述退火过程是加热至两相区600～750℃，保温2～5h，空冷至室温。本专利技术所述的超深冷处理是指将材料在-190℃以下的环境中进行处理，冷媒介质优选液氮。作为优选的技术方案，所述的热轧采用二辊热轧机，单道次变形量≤30％。作为优选的技术方案，所述TMCP工艺的冷却速率≥50℃/s。作为优选的技术方案，所述熔炼的温度为1500～1700℃。作为优选的技术方案，所述锻造过程中，将铸锭加热至1150～1250℃，保温1～2h，锻造成长条状锻件，进行正火处理。作为优选的技术方案，所述的超深冷处理的温度为-190℃以下，时间为5～10min。另一方面，本专利技术提供上述方法制备得到的超高强TRIP钢，所述超高强TRIP钢的抗拉强度≥1500MPa，屈服强度为≥800MPa，延伸率为≥20％，强塑积≥30GPa·％。为了降低铸造难度，同时降低成本，提高强度，本专利技术未加入复杂且高成本的元素，而是只加入Si元素，以促进马氏体相变，形成具有高强度的马氏体基体。各化学元素在钢中的作用如下：C：有利于专利技术钢获得所需的强度指标；增加奥氏体的稳定性，，通过碳元素的配分可调控残余奥氏体的热稳定性和机械稳定性，但过高的C造成浇注时的成分偏析，导致焊接性能变差。Mn：可以稳定奥氏体，提高TRIP效应的临界应力。使奥氏体的相变温度降低，细化钢的晶粒，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。但过高的Mn，即高锰钢，一般指Mn含量15～30％的钢，不仅增加生产成本，还会造成铸坯凝固过程中的微观偏析、轧制缺陷产生机会和加工硬化率过高造成的轧制困难。Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂。钢中一般含有一定量的Mn，它能消除或减弱由于硫引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。还能显著提高淬透性。锰对钢的硬度和冲击韧度影响很大，硬度随锰含量的提高而上升，冲击韧度则随之下降。锰在钢中由于降低临界转变温度，扩大奥氏体区。大部分现有中锰钢Mn含量均在5～8％，本专利技术Mn含量略高于常规TRIP中锰钢，可进一步稳定奥氏体，增大奥氏体体积分数，提高T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高强TRIP钢的制备方法，其特征在于，所述超高强TRIP钢的化学成分及其含量是：C为0.1～0.25wt.％，Mn为5～10wt.％，Si为1～3wt.％，P为≤0.2wt.％，S为≤0.005wt.％，余量为Fe以及不可避免的杂质；制备方法包括以下步骤：熔炼、浇铸、锻造、轧制、超深冷处理和退火；所述轧制过程中，经多道次热轧后进行淬火；所述热轧的开轧温度为1100～1250℃；终轧温度为850～950℃；所述淬火采用TMCP工艺；所述退火过程是加热至两相区600～750℃，保温2～5h，空冷至室温。

【技术特征摘要】
1.一种超高强TRIP钢的制备方法，其特征在于，所述超高强TRIP钢的化学成分及其含量是：C为0.1～0.25wt.％，Mn为5～10wt.％，Si为1～3wt.％，P为≤0.2wt.％，S为≤0.005wt.％，余量为Fe以及不可避免的杂质；制备方法包括以下步骤：熔炼、浇铸、锻造、轧制、超深冷处理和退火；所述轧制过程中，经多道次热轧后进行淬火；所述热轧的开轧温度为1100～1250℃；终轧温度为850～950℃；所述淬火采用TMCP工艺；所述退火过程是加热至两相区600～750℃，保温2～5h，空冷至室温。2.根据权利要求1所述的超高强TRIP钢的制备方法，其特征在于，所述的热轧采用二辊热轧机，单道次变形量≤30％。3.根据权利要求1所述的超高强TR...

【专利技术属性】
技术研发人员：邸洪双，闫宁，邓永刚，李洋，黄慧强，李云龙，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21