780MPa级别低碳低合金TRIP钢及其快速热处理方法技术

780MPa级别低碳低合金TRIP钢及其快速热处理方法，该钢化学成分质量百分比为：C 0.16～0.22％，Si 1.2～1.6％，Mn 1.6～2.2％，余量为Fe和其他不可避免杂质。其热处理步骤包括快速加热‑短时保温‑快速冷却。本发明专利技术通过控制加热过程中的再结晶和相变过程以及冷却时的相变过程，最终得到贝氏体和奥氏体均匀分布在铁素体基体上的三相组织，贝氏体和奥氏体平均晶粒尺寸为1‑3μm；贝氏体为亚微米级颗粒状；奥氏体呈岛状均匀分布等轴晶粒；总体上三相组织中贝氏体体积分数35～75％、铁素体体积分数10～60％、奥氏体体积分数5～15％；快速热处理在提高热处理效率的同时改善了材料力学性能，扩展了材料性能区间范围。

【技术实现步骤摘要】
780MPa级别低碳低合金TRIP钢及其快速热处理方法
本专利技术属于材料快速热处理
，特别涉及一种780MPa级别低碳低合金TRIP钢及其快速热处理方法。
技术介绍
随着人们对能源节约以及材料安全服役意识的逐步提高，高强钢，尤其是先进高强钢的使用日益增多。这也使得钢铁企业及科研院所对先进高强钢的开发日益重视。为了进一步提高钢材产品的强塑积，以TRIP(相变诱导塑性形变)钢为代表的先进高强钢的开发日益得到重视。冷轧TRIP钢的冷轧热处理工艺，由奥氏体化退火和贝氏体等温处理两个阶段组成。1.加热及奥氏体化过程在连续加热过程中，变形基体组织先发生回复与再结晶，在该温度区间，基体中的渗碳体开始溶解于铁素体。超过AC1之后，如果温度高且时间充裕的话渗碳体可全部溶解于奥氏体中，完成奥氏体化过程。2.快速冷却及贝氏体等温过程完成奥氏体化之后进行快速冷却，当冷却到贝氏体相变温度时保温(等温)，首先在过冷奥氏体晶界处开始发生贝氏体转变，由于贝氏体中的碳含量低于奥氏体中的碳含量，奥氏体晶界形成贝氏体后，剩余碳向尚未反应的奥氏体中扩散形成富碳奥氏体，当富碳奥氏体中的碳含量达到某一临界值时，富碳奥氏体就会停止转变，从而形成残余奥氏体。目前，针对TRIP工艺的开发的主要手段是通过添加合金元素以及调整TRIP工艺中淬火及配分过程的温度及时间来改变TRIP钢的组织性能。中国专利CN102312157B提出了TRIP钢生产工艺的大致过程，并将对奥氏体化过程限定于高温下组织需全奥氏体化，对于实际生产过程这一温度过高，对设备要求较高，制造成本也较高。中国专利CN102230058B公开了一种低合金高强钢热处理工艺，其权利要求钢板需在奥氏体化保温3～5min。以往受企业生产设备所限，绝大部分的相关研究都是基于在现有传统加热装备的加热速率(5～20℃/s)条件对带钢进行奥氏体化(中国专利CN104988391A)。近年来，横磁感应加热和新型直火加热等快速加热技术的开发，使快速热处理工艺得以工业化应用。冷轧带钢从室温开始将有可能实现在几十秒内完成奥氏体化过程，大大缩短了加热段长度，提高了机组速度和生产效率。同时，极短时间内所完成的奥氏体化过程也将提供更加灵活及柔性化的组织设计，进而在无需改变合金成分以及轧制工艺的前提下改善TRIP钢材料性能。以TRIP钢为代表的先进高强钢有着广阔的应用前景，而快速热处理技术有着巨大的开发价值，两者的结合必将会为TRIP钢的开发提供更大的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种780MPa级别低碳低合金TRIP钢及其快速热处理的方法，通过快速加热以及控制奥氏体晶粒长大，在完成热处理后获得细小的铁素体及强化相组织，同时得到多形态的残余奥氏体，在材料强度大幅提高的同时韧性亦有所改善。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：780MPa级别低碳低合金TRIP钢，其化学成分质量百分比为C：0.16～0.22％，Si：1.2～1.6％，Mn：1.6～2.2％，余量为Fe和其它不可避免杂质，并通过下述快速热处理工艺获得，其制造工艺包括以下步骤：1)带钢或钢板由室温快速加热至770℃～850℃奥氏体和铁素体两相区，加热速率为30～300℃/s；2)带钢或钢板在两相区加热目标温度区间内短时间停留，停留时间为40s～90s；3)带钢或钢板从两相区温度快速冷却至410～430℃，冷却速度为40℃/s～100℃/s，并在此温度区间停留200～300s；4)带钢或钢板从410～430℃快速冷却至室温。优选的，所述的TRIP钢的热处理工艺全过程用时为280s～380s。本专利技术所述的TRIP钢的抗拉强度950～1050MPa；延伸率21％～24％；强塑积最大可达到24GPa％。本专利技术所述的TRIP钢金相组织为贝氏体(35％～75％)、铁素体(10％～60％)、奥氏体(5％～15％)的三相组织，平均晶粒尺寸为1～3μm；贝氏体为亚微米级颗粒状；奥氏体为孤岛状分布的等轴晶粒；贝氏体和奥氏体均匀分布在铁素体基体上。本专利技术所述TRIP钢金相组织中奥氏体具有良好的热稳定性，-50℃奥氏体转化变率低于8％，-190℃奥氏体转变率低于30％。本专利技术所述的780MPa级别低碳低合金TRIP钢的快速热处理方法，其包括以下步骤：1)带钢或钢板由室温快速加热至770℃～850℃奥氏体和铁素体两相区，加热速率为30～300℃/s；2)带钢或钢板在两相区加热目标温度区间内短时间停留，停留时间为40s～90s；3)带钢或钢板从两相区温度快速冷却至410～430℃，冷却速度为40℃/s～100℃/s，并在此温度区间停留200～300s；4)带钢或钢板从410～430℃冷却至室温。优选的，所述的TRIP钢的热处理工艺全过程用时为280s～380s。优选的，步骤(2)中，当带钢或钢板加热至指定两相区目标温度后在该温度下保温的时间为40～90s。进一步，步骤(2)中，带钢或钢板可以在某一时间段内进行小幅度升温或小幅度降温，升温后温度需保证不超过850℃，降温后温度不低于770℃，并保证在这一两相区温度区间总停留时间为40～90s。更进一步，步骤(2)中，当带钢或钢板加热至790℃～830℃温度区间可获得更加细小、均匀的组织形态，从而获得更好的强塑性。在本专利技术钢的成分与工艺设计中：C：碳是钢中最常见的强化元素，碳使钢的强度增加，塑性下降，但对成形用钢而言，需要的是低的屈服强度、高的均匀延伸率和总延伸率。故碳含量不宜过高。碳在钢中的相有两种存在方式：铁素体和渗碳体。碳含量对钢的力学性能影响十分大，随着含碳量的升高，珠光体的数量会增加，使钢的强度与硬度会大幅提高，但是其塑性与韧性会明显下降，若含碳量过高，钢中便会出现明显的网状碳化物，而网状碳化物的存在会使其强度、塑性与韧性都明显下降，钢中含碳量的升高所产生的强化效果也会显著减小，而且使钢的工艺性能变差，所以在保证强度的前提下应尽量降低碳含量。对于TRIP钢而言，碳元素固溶于奥氏体中，可以扩大奥氏体相区，增加残余奥氏体的数量，提高其稳定性，使铁素体和贝氏体转变的C曲线右移，推迟了铁素体和贝氏体的转变，降低了Ms点温度。奥氏体中碳的含量决定了残余奥氏体的量和稳定程度，残余奥氏体含碳量越高残余奥氏体的稳定性越好。随碳含量增加，残余奥氏体的含量也增加。但含碳量过高则会降低钢的焊接性能；如果含碳量太低则使得残余奥氏体的稳定性大大降低，甚至没有TRIP效应出现。本专利技术将含碳量限定在0.16％～0.22％范围之内。Mn：锰可以与铁形成固溶体，进而提高碳钢中铁素体与奥氏体的强度及硬度，并使钢材在热轧之后的冷却过程中获得较细且强度较高的珠光体，而且珠光体的含量也会有所增加，锰同时又是碳化物的形成元素，锰的碳化物能够溶入渗碳体，从而间接地增强珠光体的强度。锰还可以强烈增强钢的淬透性，进一步提高其强度。对于TRIP钢而言，目前的研究认为：锰元素在钢中起固溶强化和降低Ms点的作用，进而提高残余奥氏体的稳定性，也有研究认为，当钢中同时存在Si和Mn两种元素时，Si元素的存在会加剧Mn元素的偏聚程度，加强了Mn对C原子的拖拽作用，推迟贝氏体的形成。但锰含量较高时，一方面会导致组织呈带状化，另一方面残余奥氏体过分稳定,不利于相变的发生，同时也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.780MPa级别低碳低合金TRIP钢，其化学成分质量百分比为：C：0.16～0.22％，Si：1.2～1.6％，Mn：1.6～2.2％，余量为Fe和其它不可避免的杂质元素，并通过下述快速热处理工艺获得，其制造工艺包括以下步骤：1)带钢或钢板由室温快速加热至770℃～850℃奥氏体和铁素体两相区，加热速率为30～300℃/s；2)带钢或钢板在两相区加热目标温度区间内短时间停留，停留时间为40s～90s；3)带钢或钢板从两相区温度快速冷却至410～430℃，冷却速度为40℃/s～100℃/s，并在此温度区间停留200～300s；4)带钢或钢板从410～430℃冷却至室温。

【技术特征摘要】
1.780MPa级别低碳低合金TRIP钢，其化学成分质量百分比为：C：0.16～0.22％，Si：1.2～1.6％，Mn：1.6～2.2％，余量为Fe和其它不可避免的杂质元素，并通过下述快速热处理工艺获得，其制造工艺包括以下步骤：1)带钢或钢板由室温快速加热至770℃～850℃奥氏体和铁素体两相区，加热速率为30～300℃/s；2)带钢或钢板在两相区加热目标温度区间内短时间停留，停留时间为40s～90s；3)带钢或钢板从两相区温度快速冷却至410～430℃，冷却速度为40℃/s～100℃/s，并在此温度区间停留200～300s；4)带钢或钢板从410～430℃冷却至室温。2.如权利要求1所述的780MPa级别低碳低合金TRIP钢，其特征是，所述的TRIP钢的快速热处理工艺全过程用时为280s～380s。3.如权利要求1或2所述的780MPa级别低碳低合金TRIP钢，其特征是，所述TRIP钢的抗拉强度950～1050MPa；延伸率21～24％；强塑积最大可达到24GPa％。4.如权利要求1或2或3所述的780MPa级别低碳低合金TRIP钢，其特征是，所述的TRIP钢金相组织为贝氏体(35％～75％)、铁素体(10％～60％)、奥氏体(5％～15％)的三相组织，平均晶粒尺寸为1～3μm；贝氏体为亚微米级颗粒状；奥氏体为孤岛状分布的等轴晶粒；贝氏体和奥氏体均匀分布在铁素体基体上。5.如权利要求4所述的780MPa级别低碳低合金TRIP钢，其特征是，所述TRIP钢金相组织中奥氏体具有良好的热稳定性，-50℃奥氏体转化变...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆格，李俊，王健，张利祥，徐德超，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31