一种热轧低硅多相钢及其制备方法，涉及制备高强热轧ＴＲＩＰ钢，在普通Ｓｉ－Ｍｎ系ＴＲＩＰ钢中用适量Ａｌ替代部分的Ｓｉ，制备的步骤为：将钢加热以使奥氏体均匀化，随后以５～１０℃／ｓ冷却到１１００～１０００℃内，以０．１～１０ｓ↑［－１］的应变速率实施１～２道次变形，道次应变量在１０％～３０％，再以５～５０℃／ｓ冷却到Ａ↓［３］到Ａ↓［３］内，在此温度内以０．５ｓ↑［－１］～３０ｓ↑［－１］的应变速率实施１～３道次变形，各道次间隔时间小于１０秒，各道次形变量１０％～５０％内，生成体积分数为４０％～６０％的铁素体后，立刻以２０～５０℃／ｓ冷却到贝氏体相变区４００～４５０℃内进行等温处理，最后水冷或空冷到室温。本发明专利技术制备的热轧低硅ＴＲＩＰ钢的显微组织中以体积分数计，铁素体为４０％～６０％，贝氏体为３０％～４５％，残余奥氏体为８％～１５％左右。制备工艺简单，工艺稳定性好，易于在工业生产中实现。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热轧TRIP(transformation induced plasticity，相变诱发塑性)钢及其制备方法，特别涉及热轧低硅TRIP钢。
技术介绍
随着人们对保护环境和节能降耗需求的不断增长，汽车制造商对重量轻、能耗低、安全性高的汽车的开发研制也重视起来，对汽车用钢板的要求也越来越高。TRIP钢的组织主要由铁素体、贝氏体、残余奥氏体及少量马氏体组成，具有较高的屈服强度和抗拉强度，延展性强，用作汽车钢板可减轻车身重量，降低油耗，同时能量吸收性强，能够抵御撞击时的塑性变形，显著提高汽车的安全性。因此，近年来，世界各国都加大了对TRIP钢的研究与开发。传统TRIP钢中，成分主要为0.12-0.55％C，0.2-2.5％Mn，0.4-1.8％Si(质量分数，以下同)。在这些合金元素中，Si是一种固溶强化元素，不溶于渗碳体，能强烈阻碍渗碳体的析出和提高铁素体的强度。但是当钢中硅含量较高，热轧时钢材表面很容易形成一层氧化层，这些氧化层即使通过除磷处理，也很难将其彻底除去。在随后的轧制过程中，这些氧化层发生破裂，部分进入钢材的表面，导致钢材表面质量的降低。经冷轧和连续退火后，这些氧化层显著降低材料的涂覆性，必须经过电镀工艺才能进行最后的镀锌处理。这些问题，限制了高Si TRIP钢在实际中的广泛应用。Al和Si都不溶于渗碳体，都能强烈阻止渗碳体的形成，因此，上世纪80年代不少学者提出用Al来替代Si而发展起来的Al-Mn系TRIP钢。与Si元素相比，铝是一种弱的固溶强化元素，当硅被铝完全取代时，将对TRIP钢的强度-塑性的平衡产生消极作用，此时虽然钢的延伸率能保持相同水平，但是钢的屈服强度最高也只有700MPa左右。另外，当钢中的Al含量提高，钢液的流动性降低，在连续铸造时可堵塞铸管；在焊接时，还容易沿着熔线形成一些“铁素体环(ferritenecklace)”的焊接缺陷。因此，对高强TRIP钢来说，钢中Al含量的控制非常关键。TRIP钢是一种多相钢，考虑到其组织的多相性及冷轧工艺的控制精确性，现在的TRIP钢一般通过冷轧工艺来生产。其工艺流程一般为奥氏体热轧→卷板及冷却→冷轧→临界区退火→贝氏体区等温处理→终冷。此工艺主要通过冷轧后的临界区退火，将钢快速升温到A3与Ac3的某一温度，保温一段时间，生成体积分数为40％-60％的奥氏体，即得到一定比例的奥氏体和铁素体后，快冷到贝氏体区进行等温处理，让奥氏体发生部分贝氏体相变，最后空冷或水冷到室温。可见，此工艺轧制后还需后续热处理设备和热处理工序，工艺繁琐，能耗较高。因此，从节约能源，降低成本，简化工艺等角度来说，有必要开发出一种热轧工艺来取代目前的冷轧工艺。而对TRIP钢热轧方面的研究，文献“Effect of deformationschedule on the microstructure and mechanical properties of a thermomechanicallyprocessed C-Mn-Si transformation-induced plasticity steel.”，Mtallurgical andmaterials transactions A.2003，34A(8)，1599-1609.中I B.TIMOKHINA等人将钢在825℃轧制完后，在γ+α相区以1℃/s的速率缓慢冷却一段时间。在冷却过程中，奥氏体部分转变为铁素体。慢冷结束后，马上快冷到贝氏体相区等温处理。文献“Hot deformation characteristics of Si-Mn TRIP steels with and without Nb microalloyadditions”.ISIJ international，1995，35(3)，324-331中A.Z.Hanzaki等人则是在轧制完后，将钢在Ar3与Ar1温度范围内等温一段时间，生成一定量的铁素体后，快冷到贝氏体相区等温一段时间，终冷后得到一定配比的铁素体、贝氏体、残余奥氏体组织。上述两种热轧TRIP钢制备工艺在热轧后，通过在γ+α相区缓慢冷却或等温一段时间，获得一定含量的铁素体，重点控制的是γ→α相变前奥氏体状态的优化，形变和相变分开，要通过这两种工艺生产热轧TRIP钢，必须严格控制冷却速度或冷却过程才能控制铁素体的含量，工艺的稳定性较差。因此，开发出一种工艺简单、工艺稳定性好、易于在工业生产中实现的热轧TRIP钢的技术，是今后TRIP钢生产的主要发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在普通Si-Mn系TRIP钢中加入适量Al以替代部分Si的低硅Al-Si-Mn TRIP钢，并通过过冷奥氏体的变形来控制钢中的铁素体体积分数，然后快冷到贝氏体相变区等温处理，终冷后得到显微组织为一定配比的铁素体、贝氏体、残余奥氏体的热轧TRIP钢。制备过程无需后续热处理，工艺流程简捷。本专利技术热轧低硅TRIP钢的组成以质量百分数计为C0.18～0.25％；Si0.3～0.5％；Mn1.5～2.0％；Al0.8～1.2％；P≤0.02％；S＜0.0045％；O＜0.003％；N＜0.0045％；其余为Fe。进一步，本专利技术的热轧低硅TRIP钢组成的优选成分以质量百分数计为C0.18～0.20％；Si0.4～0.5％；Mn1.5～1.8％；Al0.9～1.1％；P≤0.02％；S＜0.0045％；O＜0.003％；N＜0.0040％；V＜0.12％；其余为Fe。本专利技术的热轧TRIP钢制备方法的实施步骤为将钢加热到1100～1250℃范围内的奥氏体化温度T1，保温5-120分钟的时间t1以充分奥氏体化。奥氏体化温度Tl与钢的成分有关，要确保钢中的合金元素完全固溶。经充分奥氏体化后，以5℃/s～10℃/s的速度C1冷却到温度区间T2～T3的1100～1000℃范围内，以0.1～10s-1的应变速率实施1～2道次变形，道次应变量控制在10％～30％，然后以5℃/s～50℃/s的冷却速度C2冷却到温度区间T4～T5内的某一温度，其中T4处于A3到A3以下10℃范围内，T5处于Ar3以上10℃到Ar3范围内，在此温度内以0.5s-1～30s-1的应变速率实施1～3道次变形，各道次间隔时间小于10秒，控制各道次形变量处于10％～50％范围内，生成体积分数为40％～60％的铁素体后，立刻以20～50℃/s的速度C3冷却到贝氏体相变区400℃～450℃范围内的某一温度T6进行等温处理，等温时间为3～30分钟，等温处理后，水冷或空冷到室温。冷速C2由热膨胀法测定，在该冷速下，Ar3温度在A3温度以下的50～200℃范围内。本专利技术是根据形变强化铁素体相变的学术思路，利用过冷和变形的双重作用促进奥氏体向铁素体转变，通过形变量控制钢中生成的铁素体体积分数，然后快冷到贝氏体相区进行等温处理，在较为简单的工艺条件下得到TRIP钢所需的多相组织，其显微组织中，铁素体体积分数为40％～60％，贝氏体为30％～45％，残余奥氏体为8％～15％左右。在Si-Mn系TRIP钢的基础上，通过加入适量的Al以降低钢中Si的含量，所得到的低硅Al-Si-Mn TRIP钢的A3～Ar3温度区间扩大，达到了100～25本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热轧低硅ＴＲＩＰ钢，其特征在于，热轧低硅ＴＲＩＰ钢的组成以质量百分数计为：Ｃ：０．１８～０．２５％；Ｓｉ：０．３～０．５％；Ｍｎ：１．５～２．０％；Ａｌ：０．８～１．２％；Ｐ：≤０．０２％；Ｓ：＜０．００４５％；Ｏ：＜０．００３％；Ｎ：＜０．００４５％；其余为Ｆｅ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙祖庆，杨王玥，尹云洋，李龙飞，王西涛，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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