【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属铸造，尤其涉及一种中锰钢板材及其制备方法。
技术介绍
1、汽车行业对国家经济发展和社会进步的促进作用越来越重要，已成为国民经济的主要支柱之一。然而，汽车行业的发展带来了一系列的环境污染和能源短缺等问题，在解决能源短缺的诸多措施中，汽车轻量化效果最为显著。基于材料轻量化选择和设计的角度，中锰钢具有优异的综合力学性能和较低的生产成本，得到了工业界和学术界的重视。但是一直以来，中锰钢在使用过程中也存在很多问题，比如钢板的高强度化导致成形性降低，并且，伴随有含氢的还原性气氛下的退火，氢侵入钢板中，使其内部存在的氢也会导致成型性降低；并且当中锰钢在苛刻的交变应力下工作，在与大气、水、腐蚀性液体接触时极易发生锈蚀导致渗氢，在零部件使用过程中发生不可预测的延迟破坏性断裂，导致极大的安全隐患。因此，提供一种兼具轻量化、高强度、高成型性和耐氢脆特性的中锰钢板材具有重要意义。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提供一种中锰钢板材及其制备方法。本本专利技术提供的中锰钢添加有c、mn、al、ni、mo、ti、nb、cu和v，各个元素之间达到了复合强化的作用，使制备的中锰钢板材具有优异的抗拉强度同时，还兼具有一定的延伸率和抗氢脆能力。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
3、本专利技术第一个方面提供一种中锰钢板材，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：c：0.05%~0.2%，mn：3%~12%，al：3%~5%，ni：2%~10%，mo：0.0
4、相对于现有技术，本专利技术提供的中锰钢板材，采用低碳、中锰和高铝的轻量化设计理念，其中，al元素添加有利于使材料达到轻量化的效果，cu能在中锰钢板材中可以细化晶粒、增加纳米相数量密度、还可以提高提高中锰钢材表面保护层的致密性以达到避免侵蚀性离子进入钢基体的效果，提高板材的防腐蚀性能；控制ni含量能够提高中锰钢板材中奥氏体含量，还保持奥氏体稳定性，有利于中锰钢板材防腐蚀性能的提高；nb、ti和v的添加有利于与c形成碳化物，进而抑制晶粒长大从而达到强析出的效果，进而提高中锰钢板材的强度，并且nb、ti和v的碳氮化合物纳米析出相最为氢陷阱能吸附钢中锰钢板材中游离氢，阻止其向裂纹尖端等敏感区域聚集；mo的添加还能有效地组织纳米析出相的粗化，使中锰钢板材的抗氢致滞后断裂性能更加优异和稳定。本专利技术中各个元素之间达到了复合强化的作用，使制备的中锰钢板材具有优异的抗拉强度同时，还兼具有一定的延伸率和抗氢脆能力。
5、优选的，所述中锰钢板材由原料熔炼、热轧、温轧和循环退火，得到退火温轧板，将所述退火温轧板制备为芯层为蜂窝状结构的中锰钢板坯，然后电镀得到。
6、本专利技术第二个方面提供上述中锰钢板材的制备方法，包括如下步骤：
7、s1、在惰性氛围下，将fe、mn和c于1500℃~1700℃下进行第一次熔炼，得第一钢液；在所述第一钢液中加入cu、ni、al、ti、mo、v和nb，然后于1550℃~1600℃下进行第二次熔炼，冷却，得板坯；
8、s2、在惰性氛围下，将所述板坯于1000℃~1300℃进行固溶处理，然后于900℃~1200℃下进行两道次粗轧，得初级热轧板；将所述初级热轧板于1200℃~1250℃下进行加热，然后进行两道次精轧，得热轧板；
9、s3、在惰性气氛下，将所述热轧板于800℃~900℃下进行固溶处理，得处理热轧板；将所述处理热轧板于550℃~650℃下进行两道次温轧，得第一阶段温轧板；将所述第一阶段温轧板于650℃~680℃下进行退火，得中间退火板；将所述中间退火板于600℃~650℃下进行一道次温轧，得温轧板；
10、s4、将所述温轧板于550℃~650℃下循环退火2~6次，得退火温轧板；
11、s5、将所述退火温轧板折叠制备若干蜂窝状正六边形的空腔单元，在同一平面内将所述空腔单元的相邻单元边位置进行固定，然后在所述空腔单元内放置金属钯粉末，得处理中层板坯；
12、s6、由上至下，依次按照退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板进行叠放，然后将各层间通过发泡胶进行粘结，于60℃~70℃下反应，最后于100℃~110℃下进行固化，得中锰钢板坯；
13、s7、将所述中锰钢板坯于150℃~300℃下进行加热，然后于电解液中进行电镀，得电镀板；将所述电镀板于100℃~200℃下进行保温，得所述中锰钢板材。
14、相对于现有技术，本专利技术提供的中锰钢板材的制备方法，在第二次熔炼过程中加入cu、ni、al、ti、mo、v和nb，并且限定了特定的熔炼温度，有利于使cu、ni、al、ti、mo、v和nb元素充分发挥效果，其中，cu能增加纳米相数量的密度，提高中锰钢板材的耐腐蚀性，nb、v和ti形成的碳氮化物纳米析出相可以吸附钢基材中的游离氢，提高抗氢脆性能；mo的添加还能有效地组织纳米析出相的粗化，使中锰钢板材的抗氢致滞后断裂性能更加优异和稳定，本专利技术在特定的熔炼条件下添加各合金元素有利于进一步提高中锰钢板材的抗氢脆性能和耐腐蚀性能；进一步，在特定的温度下进行固溶处理，能进一步使元素均匀分布，有利于提高中锰钢板材的强度，还能减少中锰钢板材中非金属夹杂物和氧化物等有害物质含量，提高中锰钢板材的耐腐蚀性能；本专利技术限定了热轧工艺和温轧工艺结合的轧制工艺，其中，特定的热轧工艺能够使板材中的晶粒变得活跃，使晶界的移动更加容易，在一定程度上可以提高中锰钢板材的延伸率，进一步，特定的温轧工艺还能消除板坯内部应力，提高材料的稳定性，即本专利技术通过热轧结合温轧的轧制工艺，使中锰钢板材具有高强度的同时，还兼具有一定的延伸率，改善了中锰钢板材的韧性和稳定性；通过限定循环退火工艺，能在保证中锰钢强度的同时尽可能使奥氏体的转化率达到最大，最终的到奥氏体和铁素体的双相组织，显著提高中锰钢强度、韧性和耐腐蚀性能，本专利技术特定的退火工艺能得到更小尺寸的奥氏体及大量逆转变奥氏体，以提高中锰钢板材的耐氢脆性能，在此退火工艺下海能够形成更多的v、nb和ti的碳化物，达到细化晶粒的作用和“吸氢”效果，从而极大地提高中锰钢板材的耐氢脆性能和强度；本专利技术将中锰钢板材制备为具有三层结构的板材，其中，中层板坯具有特定的蜂窝状结构，使制备的中锰钢板材达到轻量化作用的前提下，与中层板坯和下层板坯配合使用，还能达到一定的隔音和保温效果，其内部的钯元素还能通过吸收空腔单元内部的氢进一步提高了中锰钢板材的耐氢脆性能；将电镀板在特定温度下进行保温，能达到一定的去氢效果，提高中锰钢板材的稳定性，使其在低温等恶劣环境下还具有优异的耐氢脆效果。
15、本专利技术通过将原料进行熔炼、热轧、温轧、循环退火、将退火温轧板制备为芯层为蜂窝状结构的中锰钢板坯，最后进行电镀得到中锰钢板材，本专利技术提供的方法制备的中锰钢板材具有优异的强度的同时，还兼具有一定的延伸率和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中锰钢板材，其特征在于，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：C：0.05%~0.2%，Mn：3%~12%，Al：3%~5%，Ni：2%~10%，Mo：0.05%~0.12%，Ti：0.05%~0.15%，Nb：0.02%~0.08%，Cu：0.3%~0.5%，V：0.05%~0.1%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S1中，所述第一次熔炼的时间为2h~6h；和/或
4. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S2中，所述固溶处理的时间为8h~20h；和/或
5. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S3中，所述固溶处理的时间为1h~2h；和/或
6. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S4中，每次退火的保温时间为5min~60min；和/或
7. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S5中，所述蜂窝状正六边形的
8. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S6中，所述退火温轧板、处理中层板坯和退火温轧板的厚度比为1:（2.8-3）:1；和/或
9. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，S7中，所述加热的时间为2h~12h；和/或
10.如权利要求1所述的中锰钢板材在汽车或管道运输中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种中锰钢板材，其特征在于，以质量百分含量计，由以下化学成分组成：c：0.05%~0.2%，mn：3%~12%，al：3%~5%，ni：2%~10%，mo：0.05%~0.12%，ti：0.05%~0.15%，nb：0.02%~0.08%，cu：0.3%~0.5%，v：0.05%~0.1%，余量为fe和不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，s1中，所述第一次熔炼的时间为2h~6h；和/或
4. 如权利要求2所述的中锰钢板材的制备方法，其特征在于，s2中，所述固溶处理的时间为8h~20h；和/或
5. 如权利要求2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，杜旭超，孙会兰，王波，马成，张雲飞，张彩东，孙力，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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