一种低锰含量的中锰钢板及其制备方法技术

本发明专利技术是关于一种低锰含量的中锰钢板及其制备方法，其中，所述低锰含量的中锰钢板的制备方法，包括如下步骤：1)对原料进行冶炼、铸造处理，得到坯料；2)对坯料进行热轧处理，冷却后得到热轧钢板；3)将热轧钢板加热至临界区退火温度，保温0

【技术实现步骤摘要】
一种低锰含量的中锰钢板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及先进高强钢板生产
，特别是涉及一种低锰含量的中锰钢板及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着汽车工业的快速发展，能耗和环境污染问题日益突出。在综合考虑制造工艺、行车成本、绿色循环利用等因素下，先进钢铁材料能满足汽车对强度、刚度、碰撞吸能安全性与可加工性的要求，在汽车领域拥有不可替代的作用。在保证安全性的前提下减少汽车钢的用量，实现汽车零件减重是汽车制造业发展的必然趋势。开发兼具高强度和高塑性的第三代先进高强钢是汽车轻量化设计的重要途径。
[0003]中锰钢是第三代先进高强钢的典型候选材料之一，近年来受到国内外钢铁及汽车行业的广泛关注。中锰钢的常规制备工艺是通过临界区长时间退火，实现马氏体向奥氏体的逆相变，通过合金元素向奥氏体的配分提高奥氏体的稳定性，在室温下获得由铁素体和残余奥氏体组成的超细晶双相组织。中锰钢即利用残余奥氏体的相变诱导塑性效应实现强塑性化。要获得良好的强塑积水平，中锰钢中残余奥氏体的含量和稳定性控制是关键所在。为了保证中锰钢能够获得合适的残余奥氏体含量以实现高于30GPa
·
％的强塑积性能，目前文献报道或专利公开的中锰钢的锰含量一般高于5wt％。因锰原子扩散速率慢、配分时间长，为了使锰原子能够充分配分到逆转变奥氏体中，通常要求临界区退火时间长达数小时至数十小时，增加了中锰钢的制备成本。同时，锰含量过高会使显微组织不均匀，容易产生带状组织，并且会显著降低钢板的焊接性能，不利于生产加工。
[0004]综合考虑中锰钢板的制备工艺、性能、成本及可加工性，在保证强塑积性能指标的前提下降低锰元素含量是制备低成本高性能中锰钢板的关键。但将中锰钢的碳含量控制在0.25wt％及以下，锰含量控制在4wt％及以下时，通过临界区奥氏体逆相变形成的奥氏体热稳定性会变差，难以获得足够含量的残余奥氏体，无法发挥中锰钢的相变诱导塑性效应以实现高强塑积的性能指标。
[0005]目前，低锰含量的中锰钢多采用常规淬火
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配分工艺制备，但利用常规淬火
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配分工艺制备的中锰钢的强塑积普遍低于30GPa
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％，且常规淬火
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配分工艺存在工艺敏感性问题。专利CN115181913B提供了一种低锰含量中锰钢的制备方法，将临界区退火处理后的试料重新加热至280
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400℃，通过淬火
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配分处理提高残余奥氏体的含量。所述低锰含量中锰钢的锰含量按质量百分比为2.1
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3.4％，但采用的合金体系中碳含量0.26
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0.48％偏高，仍不利于中锰钢板的后续加工及可焊性。
[0006]综上，在高强钢制备的传统工艺和新型工艺之间寻找更优化的解决方案是高强钢制备的重要课题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供一种低锰含量的中锰钢板及其制备方法，主要目的在于通
过引入无碳化物贝氏体来提高残余奥氏体获取率，以获得低屈强比且强塑积大于30GPa
·
％的低锰含量的中锰钢板。
[0008]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0009]一方面，本专利技术的实施例提供一种低锰含量的中锰钢板的制备方法，其包括如下步骤：
[0010]1)对原料进行冶炼、铸造处理，得到坯料；
[0011]2)对所述坯料进行热轧处理，冷却后得到热轧钢板；
[0012]3)将所述热轧钢板加热至临界区退火温度，保温0
‑
30min，进行奥氏体逆相变退火；然后，将奥氏体逆相变退火后的钢板冷却至贝氏体相变温度进行等温处理，等温处理5
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60min以获得无碳化物贝氏体，冷却后得到低锰含量的中锰钢板；
[0013]其中，所述临界区退火温度为AC1
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AC3；AC1为奥氏体转变开始温度，AC3为奥氏体转变结束温度。
[0014]在此，目前文献报道或专利公开的中锰钢的锰含量范围一般为3
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12wt％，也有锰含量低于3wt％的中锰钢的报道。在此，本专利技术提出的锰含量为2.5
‑
4wt％，称为低锰含量的中锰钢。
[0015]优选的，以重量百分含量计，所述中锰钢板的化学成分包括：C0.15
‑
0.25wt％、Mn 2.5
‑
4wt％、Si 0.5
‑
1.5wt％，Al 0
‑
1.5wt％、P≤0.005％、S≤0.005％、余量为Fe。
[0016]优选的，在所述步骤2)中：热轧处理后，以不低于5℃/s的冷却速率进行冷却，以在所述热轧钢板中获得马氏体组织或贝氏体组织；优选的，热轧处理后，采用风冷、水雾冷却、气水混合冷却中的一种或多种方式实现以不低于5℃/s的冷却速率进行冷却。
[0017]优选的，在所述步骤2)中：所述热轧钢板的厚度为1
‑
4mm。
[0018]优选的，在所述步骤3)中：所述临界区退火温度为750
‑
810℃。
[0019]优选的，在所述步骤3)中：所述贝氏体相变温度为250
‑
400℃。
[0020]优选的，在所述步骤3)中：等温处理后，以空冷的方式冷却至室温；优选的，冷却速率为1
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5℃/s。
[0021]优选的，在所述步骤3)中：通过对热轧钢板进行临界区奥氏体逆相变退火，将初始组织转变为奥氏体和铁素体双相组织；随后通过贝氏体相变等温处理中发生的无碳化物贝氏体相变，在临界区奥氏体内部形成无碳化物贝氏体，获得由铁素体、贝氏体铁素体、残余奥氏体多相组织组成的中锰钢板。
[0022]优选的，在所述步骤3)中：通过临界区奥氏体逆相变完成C、Mn元素由铁素体向奥氏体的第一次配分，随后通过贝氏体相变使C元素从贝氏体铁素体向奥氏体进行第二次配分，以使得合金元素最大化地进入奥氏体中。
[0023]再一方面，本专利技术实施例提供一种低锰含量的中锰钢板，其中，所述低锰含量的中锰钢板的强塑积超过30GPa
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％；优选的，以重量百分含量计，所述中锰钢板的化学成分包括：C 0.15
‑
0.25wt％、Mn 2.5
‑
4wt％、Si0.5
‑
1.5wt％，Al 0
‑
1.5wt％、P≤0.005％、S≤0.005％、余量为Fe；优选的，以体积分数计，所述中锰钢板的室温组织含有30
‑
60％的铁素体、10
‑
40％的贝氏体铁素体和15
‑
25％的残余奥氏体；(在此需要说明的是：铁素体和贝氏体铁素体都属于bcc结构，晶体结构相同。在此的“铁素体”指临界区奥氏体逆相变退火时生成的无畸变铁素体，C和Mn元素的含量较低；而贝氏体铁素体是通过临界区奥氏体在中温区
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低锰含量的中锰钢板的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：1)对原料进行冶炼、铸造处理，得到坯料；2)对所述坯料进行热轧处理，冷却后得到热轧钢板；3)将所述热轧钢板加热至临界区退火温度，保温0
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30min，进行奥氏体逆相变退火；然后，将奥氏体逆相变退火后的钢板冷却至贝氏体相变温度进行等温处理，等温处理5
‑
60min以获得无碳化物贝氏体，冷却后得到低锰含量的中锰钢板；其中，所述临界区退火温度为AC1
‑
AC3；AC1为奥氏体转变开始温度，AC3为奥氏体转变结束温度。2.根据权利要求1所述的低锰含量的中锰钢板的制备方法，其特征在于，以重量百分含量计，所述中锰钢板的化学成分包括：C 0.15
‑
0.25wt％、Mn 2.5
‑
4wt％、Si 0.5
‑
1.5wt％，Al 0
‑
1.5wt％、P≤0.005％、S≤0.005％、余量为Fe。3.根据权利要求1或2所述的低锰含量的中锰钢板的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中：热轧处理后，以不低于5℃/s的冷却速率进行冷却，以在所述热轧钢板中获得马氏体组织或贝氏体组织。4.根据权利要求3所述的低锰含量的中锰钢板的制备方法，其特征在于，热轧处理后，采用风冷、水雾冷却、气水混合冷却中的一种或多种方式实现以不低于5℃/s的冷却速率进行冷却。5.根据权利要求1或2所述的低锰含量的中锰钢板的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中：所述热轧钢板的厚度为1
‑
4mm。6.根据权利要求1或2所述的低锰含量的中锰钢板的制备方法，其特征在于，在所述步骤3)中：所述临界区退火温度为750
‑
810℃。7.根据权利要求1或2所述的低锰含量的中锰钢板的制备方法，其特征在于，在所述步骤3)中：所述贝氏体相变温度为250
‑
400℃。8.根据权利要求1或2所述的低锰含量的中锰钢板的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑成武，郑沁园，李殿中，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：