一种高强韧高锰钢板的制备方法技术

一种高强韧高锰钢板的制备方法，按以下步骤进行：（1）将碳、金属Fe及金属Mn置于熔炼炉中，在保护气体条件下进行熔炼，然后浇注成铸锭，其成分按重量百分比为Mn 19.5~19.9%，C 0.45~0.47%，余量为Fe和不可避免杂质；（2）将铸锭加热至1230±10℃保温1~3h进行固溶处理，在1220±10℃进行轧制，变形量为83~85%，终轧温度为920±10℃；（3）轧制结束后以60~80℃/s的速度降温至825±10℃，保温1~3h，再水冷至室温，获得高强韧高锰钢板。本发明专利技术制备的钢板材料具有非常高的室温拉伸强度，应用性极强，并且制备方法简单，只需改进工艺条件，控制适当的热处理及冷却参数即可获得。

Preparation of a high toughness and high manganese steel plate

A method for preparing high strength and toughness of high manganese steel, according to the following steps: (1) carbon, metal Fe and metal Mn in smelting furnace, melting in the protection of gas conditions, and then cast into ingots, and its components according to weight percentage of Mn 19.5~19.9%, C 0.45~0.47%, residual amount is Fe and the inevitable impurities; (2) the ingot is heated to 1230 DEG C + 10 1~3h solution treatment, rolling in the 1220 - 10 DEG C, the deformation amount is 83~85%, the finishing temperature is 920 - 10 DEG C; (3) after rolling with 60~80 C /s speed down to 825 - 10 DEG C, insulation 1~3h, then cooled to room temperature to obtain high strength and toughness of high manganese steel. The steel plate material prepared by the invention has very high room temperature tensile strength, strong applicability and simple preparation method, and only needs to improve the technological conditions and control proper heat treatment and cooling parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧高锰钢板的制备方法
本专利技术属于冶金
，特别涉及一种高强韧高锰钢板的制备方法。
技术介绍
高锰钢的研究与使用历史悠久，具有良好的加工硬化性能，因而高锰钢广泛用于制造抗冲击磨损的工件。近年来，高锰钢在理论研究和实际应用方面日益得到重视。高锰钢在变形过程中因稳定奥氏体相中形成应变诱导孪晶而提高塑性。但在实践中发现，只有在冲击大、应力高、磨料硬的情况下,高锰钢的高耐磨性才得到体现。而且，由于高锰钢的屈服强度低，初次使用时易于变形，并且造成较大的磨损；另外，寒冷地区经常发生高锰钢部件脆性断裂现象；因此，如何通过适当的成分及加工工艺设计，通过孪生或相变以提高高锰钢的屈服强度，同时提高其塑性变形能力，降低初次使用时的变形量而进一步提高高锰钢耐冲击性、耐磨性而使其成为新一代车体材料，成为材料研究工作者的新课题，也成为当前世界范围内的金属材料的研究热点之一。在工程应用上，为了强化材料采用固溶强化法，这是一种利用大量融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。这就涉及到另两种强化机制，马氏体相变强化及孪生强化。马氏体是一种能使钢变硬、增强的组织，马氏体强化已经普遍应用于钢铁。由于马氏体相变时原子规则地发生位移，使材料在相变时塑性增长，利用此特点已开发了相变诱发塑性钢，可以在提高钢强度的同时使其保持一定的塑性变形能力；同时，在工程应用中为了强化材料采用细化晶粒法，这是一种利用大量晶界限制或钉轧位错运动来提高材料的强度，可由著名的Hall-Petch关系来描述。人们已经从各种金属及合金中观察到高强度，大多数金属材料的屈服强度和硬度值随晶粒尺寸的减小表现出增加的趋势，很好地遵从Hall-Petch关系。孪生诱导塑性钢正是利用金属在变形过程中因为切变而导致孪晶界面增加的特点，使材料中塑性变形的同时因为孪晶界对位错的阻碍作用而使其强度增加，与通过晶粒细化导致材料强化具有相同的效果，从而使材料同时具有高强度及高韧性。普通粗晶体钢在室温下拉伸的屈服强度仅为90MPa，超细晶微合金钢在室温下拉伸，其屈服强度310MPa。DingHao等人采用真空熔炼技术-热轧技术所制备的Fe-18.8Mn-2.9Si-2.9Al-0.04C钢，经1100℃退火1hr，在室温拉伸时，其屈服强度为400MPa，抗拉强度为1300MPa,拉伸真应变量为45%，变形后微观组织中存在大量的孪晶及马氏体；虽然该方法所制备的材料基于同样的变形原理，但是其抗拉强度及拉伸塑性均较低。
技术实现思路
针对现有高锰钢在综合性能上存在的上述缺陷，本专利技术提供一种高强韧高锰钢板的制备方法，通过变形过程中TRIP效应、TWIP效应和C元素的固溶强化作用，制成具高强韧性的高锰钢。本专利技术的方法按以下步骤进行：1、将碳、金属Fe及金属Mn置于熔炼炉中，在保护气体条件下进行熔炼，然后浇注成铸锭，其成分按重量百分比为Mn19.5~19.9%，C0.45~0.47%，余量为Fe和不可避免杂质；2、将铸锭加热至1230±10℃保温1~3h进行固溶处理，在1220±10℃进行轧制，变形量为83~85%，终轧温度为920±10℃；3、轧制结束后以60~80℃/s的速度降温至825±10℃，保温1~3h，再水冷至室温，获得高强韧高锰钢板。上述的高强韧高锰钢板的抗拉强度为1910~2010MPa，拉伸延展性为75~85%，屈服强度为310~400MPa。上述的高强韧高锰钢板的微观结构为等轴奥氏体晶粒，晶粒的直径在47~55μm。上述方法中所述的保护气体选用氩气。上述的高强韧高锰钢板的晶粒内部存在不同取向的孪晶片层结构，取向相同的孪晶片层互相平行，孪晶片层结构所占面积百分比为10~15%。本专利技术的利用真空感应熔炼技术及连续轧制技术，并结合快速冷却技术，通过合理的工艺过程和工艺参数制备出具有TRIP/TWIP效应的钢材料，该材料具有非常高的室温拉伸强度，远高于用传统方法制备的相当晶粒尺寸的钢样品的抗拉强度；该产品应用性极强，由于具有相变及孪生效应，在再加工过程中产生大量纳米量级的马氏体片层及孪晶亚结构，此类结构中具有极强的吸收位错大能力，使得材料具有非常高的强度及良好的塑性及优越的耐磨耐蚀性能，对迅速发展的汽车工业，建筑业，化学工业，原子能工业，造船等新
等高技术的发展具有重要价值；本专利技术的制备方法简单，只需改进工艺条件，控制适当的热处理及冷却参数即可获得。具体实施方式本专利技术实施例中的高强韧高锰钢板的抗拉强度为1910~2010MPa，拉伸延展性为75~85%，屈服强度为310~400MPa。本专利技术实施例中的高强韧高锰钢板的微观结构为等轴奥氏体晶粒，晶粒的直径在47~55μm。本专利技术实施例中的高强韧高锰钢板的晶粒内部存在不同取向的孪晶片层结构，取向相同的孪晶片层互相平行，孪晶片层结构所占面积百分比为10~15%。本专利技术实施例中将冶炼的物料置于真空度≤100Pa，再通入氩气至常压进行保护。实施例1将碳、金属Fe及金属Mn置于熔炼炉中，在氩气条件下进行熔炼，然后浇注成铸锭，其成分按重量百分比为Mn19.5%，C0.45%，余量为Fe和不可避免杂质；将铸锭加热至1230±10℃保温3h进行固溶处理，在1220±10℃进行轧制，变形量为83%，终轧温度为920±10℃；轧制结束后以80℃/s的速度降温至825±10℃，保温1h，再水冷至室温，获得高强韧高锰钢板。实施例2将碳、金属Fe及金属Mn置于熔炼炉中，在氩气条件下进行熔炼，然后浇注成铸锭，其成分按重量百分比为Mn19.7%，C0.46%，余量为Fe和不可避免杂质；将铸锭加热至1230±10℃保温2h进行固溶处理，在1220±10℃进行轧制，变形量为84%，终轧温度为920±10℃；轧制结束后以70℃/s的速度降温至825±10℃，保温2h，再水冷至室温，获得高强韧高锰钢板。实施例3将碳、金属Fe及金属Mn置于熔炼炉中，在氩气条件下进行熔炼，然后浇注成铸锭，其成分按重量百分比为Mn19.9%，C0.47%，余量为Fe和不可避免杂质；将铸锭加热至1230±10℃保温1h进行固溶处理，在1220±10℃进行轧制，变形量为85%，终轧温度为920±10℃；轧制结束后以60℃/s的速度降温至825±10℃，保温3h，再水冷至室温，获得高强韧高锰钢板。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强韧高锰钢板的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）将碳、金属Fe及金属Mn置于熔炼炉中，在保护气体条件下进行熔炼，然后浇注成铸锭，其成分按重量百分比为Mn 19.5~19.9%，C 0.45~0.47%，余量为Fe和不可避免杂质；（2）将铸锭加热至1230±10℃保温1~3h进行固溶处理，在1220±10℃进行轧制，变形量为83~85%，终轧温度为920±10℃；（3）轧制结束后以60~80℃/s的速度降温至825±10℃，保温1~3h，再水冷至室温，获得高强韧高锰钢板。

【技术特征摘要】
1.一种高强韧高锰钢板的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）将碳、金属Fe及金属Mn置于熔炼炉中，在保护气体条件下进行熔炼，然后浇注成铸锭，其成分按重量百分比为Mn19.5~19.9%，C0.45~0.47%，余量为Fe和不可避免杂质；（2）将铸锭加热至1230±10℃保温1~3h进行固溶处理，在1220±10℃进行轧制，变形量为83~85%，终轧温度为920±10℃；（3）轧制结束后以60~80℃/s的速度降温至825±10℃，保温1~...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈书宇，
申请(专利权)人：陈书宇，
类型：发明
国别省市：辽宁,21