一种性能可调控TWIP钢及其制备工艺制造技术

本发明专利技术属于金属材料轧制技术领域，涉及一种性能可调控TWIP钢及其制备工艺，取开坯后的TWIP钢板进行均质处理，均质后的钢板进行热轧，始轧温度1150℃，终轧温度900℃，热轧后的钢板在650℃保温20min后进行温轧，温轧后的钢板切割成圆盘试样，通过控制高压扭转工艺对TWIP钢板圆盘试样进行高压扭转处理，可以获得性能可调控TWIP钢，所述TWIP钢的显微硬度调控范围为455~500HV，晶粒尺寸调控范围为30~80nm，本发明专利技术简单易操作，便于不同工业需求的TWIP钢的制备。TWIP钢的制备。TWIP钢的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种性能可调控TWIP钢及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及金属材料轧制
，具体为一种性能可调控TWIP钢及其制备工艺。

技术介绍

[0002]传统的高锰奥氏体钢因具有优良的力学性能，应用较为广泛。而在高锰奥氏体钢的基础上添加C、Al、Si等合金元素获得的新一代TWIP钢则具有更高的强度和更好的成型性。TWIP钢在常规塑性变形过程中，内部产生大量形变孪晶，从而使材料获得了高的应变硬化率、大的均匀伸长率和高极限的抗拉强度。而TWIP钢在剧烈应变条件下的组织性能演变规律尚不明晰，因此探究高压扭转过程中TWIP钢的组织演变对于材料的加工具有重要的实际意义。
[0003]高压扭转是同时使用纵向压缩和横向扭转来施加大的应变，从而达到细化晶粒增强材料强度的技术。不管是等通道转角挤压还是累计轧制，他们从材料受力角度上来看，要么是纯剪切力要么是单向压力，而高压扭转结合了剪切力与单向压力，可以使材料受力更复杂，应变累积更快，更容易获得巨大的应变量，使金属材料能够细化至纳米级别，从而极大优化材料的物理化学性能，但是如何在大应变下（如高压扭转等）调控TWIP钢的性能以满足不同的工业需求还有待进一步的研究。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种性能可调控TWIP钢及其制备工艺。
[0005]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0006]一种性能可调控TWIP钢的制备工艺，包括如下步骤：
[0007]S1.取开坯后的TWIP钢板进行均质处理，所述TWIP钢为Fe
‑
24Mn
‑
0.05C
‑
2Al
‑
1Si钢；
[0008]S2.均质后的钢板进行热轧，始轧温度1150℃，终轧温度900℃；
[0009]S3.热轧后的钢板在650℃保温20min后进行温轧；
[0010]S4.温轧后的钢板切割成圆盘试样；
[0011]S5.对圆盘试样进行高压扭转，高压扭转的压力为7.0~8.0GPa，等效应变ε
eq
为5~110。
[0012]作为本专利技术所述的一种性能可调控TWIP钢的制备工艺的优选方案，其中：所述步骤S1中，均质温度为1200℃，均质时间为2h。
[0013]作为本专利技术所述的一种性能可调控TWIP钢的制备工艺的优选方案，其中：所述步骤S2中，热轧后钢板厚度为3mm。
[0014]作为本专利技术所述的一种性能可调控TWIP钢的制备工艺的优选方案，其中：所述步骤S3中，经3道次温轧至1.5mm，每道次温轧后钢板在650℃保温10min。
[0015]作为本专利技术所述的一种性能可调控TWIP钢的制备工艺的优选方案，其中：所述步骤S4中，圆盘试样的直径为5~10mm。
[0016]为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0017]一种性能可调控TWIP钢，采用上述性能可调控TWIP钢的制备工艺制备得到。
[0018]作为本专利技术所述的一种性能可调控TWIP钢的优选方案，其中：所述TWIP钢的硬度调控范围为455~500HV，晶粒尺寸调控范围为30~80nm。
[0019]本专利技术的有益效果如下：
[0020]本专利技术提出一种性能可调控TWIP钢及其制备工艺，取开坯后的TWIP钢板进行均质处理，均质后的钢板进行热轧，始轧温度1150℃，终轧温度900℃，热轧后的钢板在650℃保温20min后进行温轧，温轧后的钢板切割成圆盘试样，通过控制高压扭转工艺对TWIP钢板圆盘试样进行高压扭转处理，可以获得性能可调控TWIP钢，所述TWIP钢的显微硬度调控范围为455~500HV，晶粒尺寸调控范围为30~80nm，本专利技术简单易操作，便于不同工业需求的TWIP钢的制备。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术TWIP钢与等效应变的关系图；
[0023]图2为本专利技术实施例1的TWIP钢的TEM图；
[0024]图3为本专利技术对比例1的TWIP钢的TEM图。
[0025]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0026]下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术的主要目的是提出一种性能可调控TWIP钢及其制备工艺，取开坯后的TWIP钢板进行均质处理，均质后的钢板进行热轧，始轧温度1150℃，终轧温度900℃，热轧后的钢板在650℃保温20min后进行温轧，温轧后的钢板切割成圆盘试样，通过控制高压扭转工艺对TWIP钢板圆盘试样进行高压扭转处理，圆盘试样同时受到高压力和扭转剪切力的作用，应变的累积更快，能够更有效的将晶粒快速细化至纳米级别，同时由于静水压力的作用，可以不破坏材料的前提下施加极大的应变，甚至可以使材料的性能达到饱和的稳定状态；如图1所示，在低等效应变ε
eq
<10时，材料的应变硬化率非常高，硬度从温轧的305HV快速增加到470HV左右，这主要是由于高压力与剪切力的施加，造成位错急剧增殖，使得材料的硬度迅速增加；当等效应变ε
eq
在10~110时，硬度呈现先增加后减少的趋势；在中等效应变ε
eq
为10~55时，硬度的增加变得比较缓慢，从470HV至500HV，该阶段对应于微观组织的孪晶形成
阶段，说明在大的应变下，孪晶对强度的贡献比较有限；在高等效应变ε
eq
>55时，材料发生去孪晶和动态再结晶软化，硬度从500HV下降至455HV，最终晶粒的长大与细化保持动态平衡，当等效应变ε
eq
>110时，TWIP钢达到稳态，硬度不再随等效应变的增加而发生明显的变化。本专利技术可以获得性能可调控TWIP钢，所述TWIP钢的硬度调控范围为455~500HV，晶粒尺寸调控范围为30~80nm，本专利技术简单易操作，便于不同的工业需求TWIP钢的制备。
[0028]当等效应变较小时，形变孪晶产生的数量较少，将晶粒分割成了比较大的块状结构，晶粒内部位错密度较高，还没有在晶界累积形成高密度位错区。随着等效应变增加，位错逐渐在晶界累积形成高密度位错区，高密度位错造成的应力集中可以开动相邻晶粒不全位错的滑移使其发生孪生，并且由于高密度区间大，可开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种性能可调控TWIP钢的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1.取开坯后的TWIP钢板进行均质处理，所述TWIP钢为Fe
‑
24Mn
‑
0.05C
‑
2Al
‑
1Si钢；S2.均质后的钢板进行热轧，始轧温度1150℃，终轧温度900℃；S3.热轧后的钢板在650℃保温20min后进行温轧；S4.温轧后的钢板切割成圆盘试样；S5.对圆盘试样进行高压扭转，高压扭转的压力为7.0~8.0GPa，等效应变ε
eq
为5~110。2.根据权利要求1所述的性能可调控TWIP钢的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中，均质温度为1200℃，均质时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王睿，李丰浩，张维，闫志杰，康燕，范婧，于志强，苗芳，董思月，马瑜鸿，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：