一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法技术

一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法，属于新材料热处理技术领域。该方法为：将TRIP钢冷轧板，放入盐浴中，在905～945℃进行奥氏体化预处理60～120s，淬火；将得到的奥氏体化预处理的钢板放入盐浴中，在760～820℃进行两相区转变60～180s；将得到的铁素体和奥氏体两相组织的钢板迅速放入460～520℃贝氏体转变区，进行等温淬火15～35s，然后迅速放入380～440℃贝氏体转变区，进行等温淬火205～225s，迅速水淬，得到高强度高塑性TRIP钢。该方法工艺参数合理选择及相互配合获得大量、均匀分布的薄膜状残余奥氏体，有利于TRIP效应更好的发挥，从而提高TRIP钢的强度和塑性，其有望成为实现汽车轻量化的有效工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法
本专利技术属于新材料热处理
，特别涉及一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法。
技术介绍
为了解决经济快速发展过程中带来的环境问题和能源危机，钢铁工业和汽车用钢产业近些年来进行了转型发展，汽车用钢轻量化和安全化生产已经成为当前研究和应用的主要目标。TRIP钢(相变诱导塑性钢)兼具有较高的强度和良好的延展性，广泛的应用于汽车企业中。其优异的力学性能主要依赖于TRIP效应及TRIP钢中的多相组织。TRIP效应是指材料受到外部应力作用下，由材料中的软质相奥氏体向硬质相马氏体发生转变使强度和塑性提高的现象。室温下TRIP钢中通常包含铁素体、贝氏体、亚稳态的残余奥氏体及少量的马氏体。在局部应力或应变作用下，亚稳态的残余奥氏体转变为马氏体时体积膨胀有助于延缓裂纹的扩展，连同较软的铁素体基体相使TRIP钢具有较好的延展性；贝氏体相及新生成的马氏体相是硬质相，使TRIP钢具有较高的强度。残余奥氏体是TRIP钢中非常重要的相，其含量的多少及稳定性程度直接影响TRIP效应的发挥，进一步影响TRIP钢的力学性能。在一定范围内，残余奥氏体的含量越高，稳定性越高，TRIP效应发挥的就越明显。残余奥氏体的稳定性不仅与其自身的尺寸、合金元素含量有关，还与其形貌有关。通常情况下，室温存在的残余奥氏体主要以等轴状和薄膜状形式存在。Sugimoto和Chiang等人发现薄膜状残余奥氏体相对于等轴状残余奥氏体具有更好的力学稳定性及更好的延展性；当施加应力或是应变时，等轴状残余奥氏体会发生瞬时性转变，而薄膜状残余奥氏体会发生更连续性的转变使TRIP效应发挥的更好。传统的冷轧TRIP钢热处理工艺为两相区临界退火并快速转移到贝氏体转变区等温淬火。在室温下得到相应的微观组织主要为铁素体、贝氏体和等轴状的残余奥氏体。由于等轴状残余奥氏体的稳定性较差，在施加应力或应变作用时，大部分的残余奥氏体会在受到应力、应变初期发生了瞬时性转变。由于在后期应力、应变进行时，未转变的残余奥氏体含量很少，故TRIP效应发挥的不明显，因此导致TRIP钢的力学性能较差。Sugimoto等人将冷轧TRIP钢先进行奥氏体单相区保温一段时间后淬火冷却至室温后再进行传统TRIP热处理工艺。通过这种改进的热处理工艺，在室温下得到TRIP钢的微观组织主要为铁素体、贝氏体、薄膜状残余奥氏体和等轴状的残余奥氏体。由于薄膜状残余奥氏体具有较强的稳定性，在施加应力或应变初期过程中，薄膜状残余奥氏体会发生均匀、连续性转变。故在后期应力、应变进行时，未转变的残余奥氏体含量相对较多，TRIP效应的发挥相对充分，使TRIP钢的力学性能得到了明显的提升。在现有的冷轧TRIP钢热处理工艺中，虽对传统TRIP热处理进行了优化，并得到了大量的薄膜状残余奥氏体，但在室温下仍有一定量尺寸较大的等轴状残余奥氏体，这部分尺寸较大的等轴状残余奥氏体对TRIP钢的力学性能是不利的。产生尺寸较大的等轴状残余奥氏体的原因，是因为TRIP钢在两相区临界退火并快速转移到贝氏体转变区等温淬火过程中过冷度较大，产生的贝氏体板条很细。由于贝氏体板条过细，使贝氏体板条间产生了薄膜状的残余奥氏体，然而未转变成贝氏体的奥氏体的尺寸过大，故在室温下出现了尺寸较大的等轴状残余奥氏体。以往传统工艺生产的TRIP钢，其强度在780MPa，说明以往的热处理工艺参数尚达不到一个最优值。TRIP钢热处理工艺参数仍需要进行探索与尝试。若想通过热处理工艺生产出更高强度和高塑性的TRIP钢，奥氏体化预处理制度、两相区转变制度和双级贝氏体处理制度必须同时达到要求，并协调配合才能实现这一目的。
技术实现思路
针对汽车轻量化用钢的高强度，高塑性的要求，本专利技术提供了一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法。其方法工艺制度包括奥氏体化预处理制度、两相区转变制度和双级贝氏体处理制度三个部分，获得高强度高塑性TRIP钢。该热处理方法使得TRIP钢的抗拉强度为850～901MPa，断后延伸率为28.2～32.2％，强塑积超过25000MPa，最高可达28497MPa％，有望成为实现汽车轻量化的有效工艺。本专利技术的一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法，包括以下步骤：步骤1：奥氏体化预处理制度选取充分清洁的TRIP钢冷轧板为初始材料，放入盐浴中，进行奥氏体化预处理后，淬火，得到奥氏体化预处理的钢板；其中，奥氏体化预处理的温度为905～945℃，奥氏体化预处理的时间为60～120s；步骤2：两相区转变制度将奥氏体化预处理的钢板放入盐浴中，进行两相区转变，得到铁素体和奥氏体两相组织的钢板，其中，两相区转变的温度为760～820℃，放入盐浴的停留时间为60～180s；步骤3：双级贝氏体处理制度(1)将铁素体和奥氏体两相组织的钢板迅速放入高温范围的贝氏体转变区，进行等温淬火，得到较高温下的贝氏体的钢板；其中，贝氏体转变区的高温范围为460～520℃，保温时间为15～35s；(2)较高温下的贝氏体的钢板迅速放入低温范围的贝氏体转变区，进行等温淬火后，迅速水淬，得到高强度高塑性TRIP钢；其中，贝氏体转变区的低温范围为380～440℃，保温时间为205～225s。所述的步骤1中，所述的充分清洁的TRIP钢冷轧板，为1.2mm厚的TRIP钢冷轧钢板按GB/T228-2010制成标距为50mm的标准拉伸试样。所述的步骤1中，充分清洁的TRIP钢冷轧板的清洁步骤为：先用丙酮除锈去油，再用酒精洗净，以避免热处理过程中的受热不均。所述的步骤1中，所述的淬火为水淬。本专利技术的一种高强度高塑性TRIP钢，采用上述一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法制备。本专利技术的采用一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法制备的高强度高塑性TRIP钢，室温下的组织包括铁素体、贝氏体和残余奥氏体，其中，残余奥氏体的体积百分含量为15.6％～24.1％，残余奥氏体分为薄膜状残余奥氏体和等轴状残余奥氏体，其中，薄膜状残余奥氏体的体积百分含量占残余奥氏体总含量大于等于90％，余量为等轴状残余奥氏体，传统TRIP处理下等轴状的残余奥氏体的尺寸可达到2～4μm，经过此种热处理方法后等轴状残余奥氏体的尺寸可控制在≤2μm。本专利技术的采用一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法制得的高强度高塑性TRIP钢的抗拉强度为850～901MPa，断后延伸率为28.2～32.2％，强塑积超过25000MPa％，最高可达28497MPa％。本专利技术的一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法，该生产方法生产的TRIP钢与目前工业生产的TRIP钢相比有如下优点：1)目前，工业上通过热处理工艺生产的汽车用TRIP钢其强度在780MPa。在现有的冷轧TRIP钢热处理工艺中，虽对传统TRIP热处理进行了优化，并得到了大量的薄膜状残余奥氏体，但在室温下仍有一定量尺寸较大的等轴状残余奥氏体，这部分尺寸较大的等轴状残余奥氏体对TRIP钢的力学性能是不利的。这就说明以往工艺生产的汽车用TRIP钢，其安全性和成型性综合性能并不能达到汽车轻量化的最终要求。而本专利中的热处理工艺获得的汽车用TRIP钢最终具有高强度高塑性的综合力学性能。综本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：奥氏体化预处理制度选取充分清洁的TRIP钢冷轧板为初始材料，放入盐浴中，进行奥氏体化预处理后，淬火，得到奥氏体化预处理的钢板；其中，奥氏体化预处理的温度为905～945℃，奥氏体化预处理的时间为60～120s；步骤2：两相区转变制度将奥氏体化预处理的钢板放入盐浴中，进行两相区转变，得到铁素体和奥氏体两相组织的钢板，其中，两相区转变的温度为760～820℃，放入盐浴的停留时间为60～180s；步骤3：双级贝氏体处理制度(1)将铁素体和奥氏体两相组织的钢板迅速放入高温范围的贝氏体转变区，进行等温淬火，得到较高温下的贝氏体的钢板；其中，贝氏体转变区的高温范围为460～520℃，保温时间为15～35s；(2)较高温下的贝氏体的钢板迅速放入低温范围的贝氏体转变区，进行等温淬火后，迅速水淬，得到高强度高塑性TRIP钢；其中，贝氏体转变区的低温范围为380～440℃，保温时间为205～225s。

【技术特征摘要】
1.一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：奥氏体化预处理制度选取充分清洁的TRIP钢冷轧板为初始材料，放入盐浴中，进行奥氏体化预处理后，淬火，得到奥氏体化预处理的钢板；其中，奥氏体化预处理的温度为905～945℃，奥氏体化预处理的时间为60～120s；步骤2：两相区转变制度将奥氏体化预处理的钢板放入盐浴中，进行两相区转变，得到铁素体和奥氏体两相组织的钢板，其中，两相区转变的温度为760～820℃，放入盐浴的停留时间为60～180s；步骤3：双级贝氏体处理制度(1)将铁素体和奥氏体两相组织的钢板迅速放入高温范围的贝氏体转变区，进行等温淬火，得到较高温下的贝氏体的钢板；其中，贝氏体转变区的高温范围为460～520℃，保温时间为15～35s；(2)较高温下的贝氏体的钢板迅速放入低温范围的贝氏体转变区，进行等温淬火后，迅速水淬，得到高强度高塑性TRIP钢；其中，贝氏体转变区的低温范围为380～440℃，保温时间为205～225s。2.如权利要求1所述的一种改善残奥形貌提高TRIP钢力学性能的热处理方法，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沿东，李俊博，许森，刘芳策，王帅，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21