一种高强度高塑性冷轧中锰钢及其制备方法技术

一种高强度高塑性冷轧中锰钢及其制备方法，成分按质量百分比为：C 0.15～0.25％，Mn8.0～12.0％，Al 1.0～3.0％，S＜0.01％，P＜0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度1250～1750MPa，伸长率18～51％，强塑积32～66GPa％；制备方法为：(1)冶炼钢水并浇铸；(2)加热至1200±30℃保温后锻造成板坯；(3)空冷后加热至1200±30℃保温，然后进行热轧，空冷；(4)加热至650～700℃，保温后水淬，酸洗后冷轧，相邻两次冷轧之间进行中间退火；(5)在650～750℃保温至少5min，水淬。本发明专利技术的高强度高塑性冷轧中锰钢性能优越且区间跨度大，适用范围广，满足汽车不同零部件性能指标。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高塑性冷轧中锰钢及其制备方法
本专利技术属于材料加工
，特别涉及一种高强度高塑性冷轧中锰钢及其制备方法。
技术介绍
长期以来，钢铁材料在汽车工业中一直占据主导地位，据统计，一辆汽车中，钢材的用量占了总重量的70％；近10年来中国汽车工业发展迅速，特别是自2010年以来，每年汽车产销量稳居全球第一，汽车保有量的增长给能源和环境带来了巨大的压力，面对国际社会的减排承诺，面对国际能源短缺，汽车尾气排放所造成的PM2.5等一系列问题，汽车节能减排刻不容缓；如今，节能、安全、环保作为汽车技术的三大主题，极大地推动了车身轻量化技术的研究和发展。冷轧是金属在再结晶温度以下的轧制变形工艺，属于塑性变形技术的一种；冷轧的加工温度低，与热轧相比，冷轧能生产出尺寸更精确厚度更均匀的钢板、也可以轧出极薄的带材，并且冷轧后钢表面质量优越，不存在热轧时常出现的麻点和氧化铁皮等缺陷；冷轧的变形程度大，轧后能大大的细化晶粒；不过由于冷轧过程中，连续的冷变形会引起的钢板的强度、硬度上升，韧性、塑性下降，而导致冲压性能恶化，甚至产生脆裂，因此冷轧后如何提高产品的加工性能是一直以来研究的重要方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度高塑性冷轧中锰钢及其制备方法，利用冷轧+中间退火制备出具有超细晶组织的钢板，通过热处理工艺调控奥氏体的相比例和稳定性，使材料获得高强塑积，满足汽车不同零部件性能指标。本专利技术的高强度高塑性冷轧中锰钢的成分按质量百分比为：C0.15～0.25％，Mn8.0～12.0％，A11.0～3.0％，S＜0.01％，P＜0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度1250～1750MPa，伸长率18～51％，强塑积32～66GPa％。上述的高强度高塑性冷轧中锰钢的屈服强度530～1200MPa，屈强比0.34～0.80。上述的高强度高塑性冷轧中锰钢的厚度为1mm。上述的高强度高塑性冷轧中锰钢的组织为奥氏体、马氏体和铁素体。本专利技术的高强度高塑性冷轧中锰钢的制备方法按以下步骤进行：1、按上述成分冶炼钢水，然后浇铸制成铸锭；2、将铸锭加热至1200±30℃，保温1～3h后锻造成板坯，空冷至室温；3、将空冷后的板坯加热至1200±30℃，保温1～3h，然后进行热轧，热轧开轧温度为1150±20℃，终轧温度为850±20℃，热轧压下率为80～90％，空冷至室温获得热轧板；4、将热轧板加热至650～700℃，保温0.5～1h，然后水淬至室温，再酸洗去除氧化铁皮，最后进行多道次冷轧，冷轧总压下率为70～80％，制成冷轧板；其中相邻两个道次的冷轧之间进行中间退火，中间退火的温度为650～700℃，时间为0.5～1h；5、将冷轧板在650～750℃保温至少5min，水淬至室温，制成高强度高塑性冷轧中锰钢。上述的酸洗是采用盐酸和水按体积比1:3混合制成的酸溶液进行酸洗，其中盐酸的重量浓度为30％。本专利技术的方法的原理是：热轧后进行淬火热处理，使热轧板获得大量的残余奥氏体，并去除残余应力，利于后续的冷轧；在相邻两个道次的冷轧之间进行中间退火，使冷轧过程产生的硬相马氏体通过逆相变转化为奥氏体；如果没有中间退火，板材因硬度过高而出现边裂或中间断裂，无法冷轧至所需的厚度；利用冷轧+中间退火的方法，结合适当的热处理工艺，使冷轧板获得不同的奥氏体相比例和稳定性，冷轧后结合适当的退火工艺，可以使晶粒发生回复和再结晶，消除残余应力，提高材料的塑性，使材料获得优异的综合性能，优化中锰钢的奥氏体相比例与稳定性，增强TRIP(transformationinducedplasticity)效应，提高综合力学性能，制备出性能区间跨度大的冷轧中锰钢。本专利技术的高强度高塑性冷轧中锰钢成分设计合理，在添加C、Mn的基础上，加入适量的Al元素，其中C和Mn元素有利于奥氏体的形成并能提高其稳定性，Al元素的加入可抑制碳化物析出，促使碳元素向奥氏体中扩散，提高奥氏体的稳定性，此外，Al元素可以有效降低中锰钢的密度，实现汽车用钢轻量化。本专利技术的高强度高塑性冷轧中锰钢性能优越且区间跨度大，适用范围广，满足汽车不同零部件性能指标。附图说明图1为本专利技术实施例1中冷轧后不同保温温度的热处理工艺图；图2为本专利技术实施例2中冷轧后不同保温时间的热处理工艺图；图3为本专利技术实施例1中的高强度高塑性冷轧中锰钢进行拉伸实验时拉伸试样示意图，单位mm；图4为本专利技术实施例1中的各高强度高塑性冷轧中锰钢的SEM图；图中，(a)为650℃，(b)为700℃，(c)为750℃；图5为本专利技术实施例2中的不同高强度高塑性冷轧中锰钢的EBSD图；图中，(a)为1h，(b)为12h；图6为本专利技术实施例1的各高强度高塑性冷轧中锰钢的试样拉伸试验前的XRD图；图7为本专利技术实施例1的各高强度高塑性冷轧中锰钢的试样拉伸试验后的XRD图；图8为本专利技术实施例1的各高强度高塑性冷轧中锰钢的试样拉伸试验前后的奥氏体体积变化图；图9为本专利技术实施例2的不同高强度高塑性冷轧中锰钢的试样拉伸试验前的XRD图；图10为本专利技术实施例2的不同高强度高塑性冷轧中锰钢的试样拉伸试验后的XRD图；图11为本专利技术实施例2的不同高强度高塑性冷轧中锰钢的试样拉伸试验前后的奥氏体体积变化图；图12为本专利技术实施例1中不同高强度高塑性冷轧中锰钢的应力-应变曲线图；图13为本专利技术实施例2中不同高强度高塑性冷轧中锰钢的应力-应变曲线图。具体实施方式本专利技术实施例中采用的热轧机来自东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(RAL)的Ф450mm热轧机组。本专利技术实施例中采用的冷轧机来自东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(RAL)的直拉式四辊可逆冷轧实验轧机。本专利技术实施例中进行室温单向拉伸的设备是东北大学金属压力加工实验室MTS美特斯CMT5303系列电子万能试验机。本专利技术实施例中观测微观组织的设备为ZEISSULTRA55场发射扫描电子显微镜，装备电子背散射衍射分析系统(EBSD)。本专利技术实施例中残余奥氏体体积分数的测定设备为SmartLabX射线衍射仪。本专利技术实施例中采用的热处理炉是高温炉。本专利技术实施例中，将高强度高塑性冷轧中锰钢成品加工成尺寸如图3所示的拉伸试样，用砂纸进行打磨，随后进行拉伸实验，拉伸速度为3mm/min直至拉断，整个过程由计算机程序自动控制。本专利技术实施例中，在拉伸试样断口附近切取部分试样，用砂纸磨光，在电解抛光机上抛光，抛光液为900ml酒精与60ml高氯酸的混合液，抛光电压为25V，抛光时间为25s，抛光完成后用酒精进行冲洗，然后用25％的亚硫酸氢钠水溶液对试样进行腐蚀，腐蚀时间为5s，腐蚀完成后用酒精进行冲洗，完成后作为XRD、SEM观测试样。本专利技术实施例中的酸洗是采用盐酸和水按体积比1:3混合制成的酸溶液进行酸洗，其中盐酸的重量浓度为30％。实施例1按设定成分冶炼钢水，然后浇铸制成40Kg铸锭；钢水成分按质量百分比为：C0.22％，Mn11.2％，A11.95％，S0.005％，P0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质；将铸锭加热至1200±30℃，保温2h后锻造成板坯，空冷至室温；将空冷后的板坯加热至1200±30℃，保温8h，然后进行8道次热轧，热轧开轧温度为1150±20℃，终轧温度为850±20℃，热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高塑性冷轧中锰钢，其特征在于成分按质量百分比为：C 0.15～0.25％，Mn 8.0～12.0％，A1 1.0～3.0％，S＜0.01％，P＜0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度1250～1750MPa，伸长率18～51％，强塑积32～66GPa％。

【技术特征摘要】
1.一种高强度高塑性冷轧中锰钢，其特征在于成分按质量百分比为：C0.15～0.25％，Mn8.0～12.0％，A11.0～3.0％，S＜0.01％，P＜0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质，抗拉强度1250～1750MPa，伸长率18～51％，强塑积32～66GPa％。2.根据权利要求1所述的一种高强度高塑性冷轧中锰钢，其特征在于其屈服强度530～1200MPa，屈强比0.34～0.80。3.一种权利要求1所述的高强度高塑性冷轧中锰钢的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)按上述成分冶炼钢水，然后浇铸制成铸锭；(2)将铸锭加热至1200±30℃，保温1～3h后锻造成板坯，空冷至室温；(3)将空冷后的板坯加热至1200...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志辉，张凯鸣，景颂扬，丁桦，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21