专利名称：一种低碳低硅冷轧相变塑性钢及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种低碳低硅冷轧相变塑性钢及其制备方法。属特种钢热处理加工技术领域。
背景技术：
由于能源和环境问题而引起了汽车业减轻车重的变革，人们开始用高强度钢来替代软钢，这种替代可有效降低车重和油耗，并不降低安全可靠性。由上世纪七十年代而掀起的这股浪潮，席卷了北美、欧洲、日本、澳州等发达国家，开发了如双相钢、沉淀硬化钢、固溶强化钢、以IF钢为基的固溶强化钢、相变诱发塑性钢以及具有相变诱发塑性的双相钢等。在这些高强钢中，以相变诱发塑性钢由于其独特的强韧化机制，即可以通过发生残余奥氏体向马氏体的相变来诱发塑性，相变产物马氏体又增强了材料强度，可使材料同时具有高的强韧性，其强韧性超出了其他现有的HSS钢板，被共认为新一代汽车用高强度钢。
传统的低碳TRIP钢成分中都含有较高的硅含量，为了使钢的强塑积值大于20000MPa％，TRIP钢中一般要含有大于1％(重量百分比)的硅含量。这些硅的存在，一方面改变了碳在奥氏体中的活度，导致低碳钢在室温可以获得一定量的较稳定的残余奥氏体，这些残余奥氏体在应变过程中发生马氏体相变，导致钢具有高的强度和塑性；另一方面，硅固溶于铁素体中，使钢的强度进一步提高。但是，较高的硅含量，造成钢板表面质量下降，使钢板热轧性能及表面涂覆性能大大下降。为此，必须降低TRIP钢中的硅含量。
单纯地降低硅含量，低碳低硅TRIP钢无法获得高的强度和塑性，通过添加一些替代元素，如铝、磷等元素，可以提高低碳低硅TRIP钢的强塑积。但是，含铝低碳低硅TRIP钢的强度较低，含磷TRIP钢的其他性能较差，它们都较难达到传统TRIP钢的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种特殊成分的低碳低硅相变诱发塑性钢及其热处理加工方法。本发明的另一目的是通过复合添加铝和钒，结合合适的热处理工艺，得到良好强塑性的钢板。
本发明的目的是通过以下技术手段和措施来实现的。
本发明是一种低碳低硅冷轧相变塑性钢，其特征在于具有以下的组分和重量百分含量C 0.1-0.2％，Si 0.1-0.5％，Mn 0.5-2.0％ Al 0.5-1.5％，V 0.05-0.5％ S，P，N微量，Fe 余量。
一种用于制备根据权利要求1所述的低碳低硅冷轧相变塑性钢的方法，其特征在于，具有如下工艺步骤a.将具有上述组成的钢坯经冷轧，制成厚度为0.5-1.5mm的钢板；b.将该钢板经热处理，首先在700-850℃温度下等温保持2-10分钟，然后快速冷却至350-500℃，在该温度下继续等温保持2-10分钟；c.然后将其浸于油中，再油冷至室温，即可得到低碳低硅冷轧相变塑性钢。
由于该钢板的成分中加入了铝、钒，其中铝的加入有助于获得一定量的稳定的残余奥氏体；而加入的钒，一部分固溶在奥氏体中，有助于增加残余奥氏体量，另一部分以碳化物的形式存在于铁素体中，提高钢的强度。结合合适的热处理加工工艺，可以获得强塑积值大于20000MPa％的低碳低硅相变塑性钢。
经过热处理加工后，相变诱发塑性钢主要由铁素体、残余奥氏体和贝氏体组成，其中铁素体的相对量为40-80％(体积百分数，下同)，残余奥氏体为5-20％。相变塑性钢的抗拉强度可以达到600MPa以上，拉断延伸率达到30％以上，两者的乘积达到20000MPa％以上。
具体实施例方式
实施例一本实施例采用的低碳低硅冷轧相变塑性钢的组成成分及其重量百分含量为C 0.11％， Si0.5％，Mn0.8％Al1.01％，V 0.1％S 0.007％P 0.006％ N 0.0018％，Fe余量。
本发明TiNiAlNb高温合金材料的制备方法和步骤如下(1)按配比称取纯度为99.9％的钛、纯度为99.9％的镍、纯度为99.9％的铝和纯度为99.9％的铌；(2)将上述钛、镍、铝和铌原料放入非自耗真空电弧炉内，抽真空至2×10-3Pa～5×10-3Pa，充入高纯氩气至1.01×105Pa，然后在2700℃～3000℃熔炼成TiNiAlNb高温合金锭材；(3)将上述制得的TiNiAl高温合金锭材放入真空热处理炉内进行热处理，在真空度2×10-3Pa～5×10-3Pa，热处理温度850℃～900℃下保温12～24小时后，随炉冷却，即得到本发明要求的TiNiAlNb高温合金材料。
采用线切割方法，在上述制得的TiNiAlNb高温合金材料中切取直径d＝6mm，高度h＝9mm的圆柱体作为力学性能测试样品，采用MTS-880型万能材料实验机进行压缩压力—应变测试，压缩应变速率为0.02mm/min，温度范围为18℃～800℃之间选定的温度点。采用线切割方法切取长L＝10mm，宽W＝5mm，高H＝5mm的长方体样品作为密度和抗高温氧化性能测试样品，测量样品的质量M1，运用公式ρ＝M1÷(L×W×H)计算合金密度ρ；在600℃～800℃之间选定温度点，将样品置于该温度的静态空气中保持100小时后，测量样品的质量M2，运用公式X＝(M2-M1)÷2(L×W+H×L+W×H)计算合金的单位表面积氧化增重X，采用精确度为10-4g的电子天平测量样品的质量，使用精确度为10-2mm的游标卡尺测量样品的尺寸。经测试Ti50～60Ni35～50Al1～15Nb1～10高温合金材料在不同温度条件下的各性能参数如下表所示
本发明的Ti50～60Ni35～50Al1～15Nb1～10高温合金材料比二元TiNi合金材料的密度小，其屈服强度、变形率、抗高温氧化能力强，有效地减轻了结构重量，提高了效率，降低了能源消耗，扩展了TiNi基合金材料的使用范围。该TiNiAlNb高温合金材料与具有相同Al原子百分比的TiNiAl高温合金相比，在600℃～800℃之间具有更好的抗高温氧化性能。
权利要求
1.一种低碳低硅冷轧相变塑性钢，其特征在于具有以下的组分和重量百分含量C 0.1-0.2％，Si 0.1-0.5％，Mn0.5-2.0％ Al 0.5-1.5％，V 0.05-0.5％ S，P，N微量，Fe余量。
2.一种用于制备根据权利要求1所述的低碳低硅冷轧相变塑性钢的方法，其特征在于，具有如下工艺步骤a.将具有上述组成的钢坯经冷轧，制成厚度为0.5-1.5mm的钢板；b.将该钢板经热处理，首先在700-850℃温度下等温保持2-10分钟，然后快速冷却至350-500℃，在该温度下继续等温保持2-10分钟；c.然后将其浸于油中，再油冷至室温，即可得到低碳低硅冷轧相变塑性钢。
全文摘要
本发明涉及一种低碳低硅冷轧相变塑性钢及其制备方法。属特种钢热处理加工技术领域。本发明的低碳低硅冷轧相变塑性钢，其组成成分和重量百分含量C0.1－0.2％，Si 0.1－0.5％，Mn 0.5－2.0％，Al 0.5－1.5％，V 0.05－0.5％，S，P，N微量，Fe余量。将具有上述组成的钢坯经冷轧，制成厚度为0.5－1.5mm的钢板；将该钢板经热处理，首先在700－850℃温度下等温保持2－10分钟，然后快速冷却至350－500℃，在该温度下继续等温保持2－10分钟；然后将其浸于油中，再油冷至室温，即可得到低碳低硅冷轧相变塑性钢。经如此处理的低碳低硅冷轧相变塑性钢具有良好的强塑性，其强塑积值大于20000MPa％。其抗拉强度为650－670MPa，延伸率为32.5－34％。
文档编号C21D1/50GK1644746SQ20051002337
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月17日 优先权日2005年1月17日
发明者李麟, 史文, 田蓉, 符仁钰 申请人:上海大学