专利名称：高强塑积合金钢及其热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有极高强塑积(抗拉强度与延伸率之积)的高合金钢。通 过合金成分控制及适当热处理，该合金抗拉强度可达600~750MPa，延伸率可达 55~85%。
背景技术：
随着能源和环境问题的日益突出，轻量化已成现代汽车的发展趋势，由此对 汽车用钢的强韧性水平有了更高的要求。此外，为了提高汽车的被动安全性能， 要求汽车用钢有尽可能高的吸能本领，即具有高强塑积。为实现这一目的，近年 来世界主要汽车钢生产企业及研究部门开展了集中攻关研究，开发出一系列兼有 高强度和高延伸率的汽车车身用钢，如双相(DP)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢以及 孪晶诱导塑性(TWIP)钢，其中以TWIP钢综合性能最佳。该合金主要化学成分为 CS0.03%， Mn:25~30%， A13%， Si3%，其余为Fe，其主要性能特点为断后伸 长率一般280%，抗拉强度一般2650MPa，强塑积达50000MPa^以上，是高强韧 性TRIP钢的2倍。此外，TWIP钢还具有很高的吸能本领，室温下吸能本领可达 0.5J/mm3，是传统深冲钢的2倍以上。除了在汽车领域有重要的应用以外，TWIP 钢在其它有高强韧性要求的结构中也有广泛的应用前景。
关于TWIP钢高塑性产生的机制目前已有较一致的认识，有关合金成分、组 织表征及性能特点等方面也有一些研究报道。但是，目前文献报道的材料最佳成 分与性能有很大差别，材料组织与力学性能之间的关系还很不清楚，尤其是决定 材料组织和力学性能的关键热处理工艺目前尚未见有报道。因此，探索材料成分、 热加工工艺、组织和性能之间的内在联系，从而可根据实际应用特点进行材料及 加工工艺设计，获得最佳的服役行为，是本领域亟待解决的核心问题。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种高强塑积合金钢及其热处理工艺，可对高强塑 积TWIP钢组织与性能进行调控，可针对应用条件对材料强度与塑性在较高的水 平上进行调节。
本发明的技术方案如下
高强塑积合金钢，其特征在于其化学成分百分含量为C: 0.03~0.05%， Mn:: 30±0.5%， Al: 3±0.5%， Si3±0.5%，其余为Fe。
高强塑积合金钢，其特征在于其化学成分百分含量为C: 0.001~0.003%， Mn:: 25±0.5%， Al: 3±0.5%, Si3±0.5%，其余为Fe。
所述的高强塑积合金钢的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤
(1) 将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；
(2) 通电加热，升温速率6 9GC/分钟；
(3) 升温至1100GC时开始保温，此时温度跳动25GC，保温时间2 5小时 视工件大小而定；
(4) 保温结束后将工件从电阻加热炉内取出，迅速投入水池中，水温。()GC， 并摆动；
(5) 当工件表面不再有明显蒸汽产生时，即可将工件从水池中取出。 所述的高强塑积合金钢的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤
(1) 将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；
(2) 通电加热，升温速率6~9\7分钟；
(3) 升温至1050GC时开始保温，此时温度跳动《士5GC，保温时间2~6小时， 视工件大小而定；
(4) 保温结束后切断电源，保持工件在加热炉内随炉冷却；
(5) 当炉温S10(^C时，即可将工件从炉中取出。
图1为高强、较高延伸率TWIP钢热处理工艺。 图2为高强、较高延伸率TWIP钢典型拉伸应力应变曲线。 图3为高延伸率、较高强度TWIP钢热处理工艺。 图4为高延伸率、较高强度TWIP钢典型拉伸应力应变曲线。
本发明的优点是本发明提供的高强塑积合金钢及其热处理工艺，可对高强 塑积TWIP钢组织与性能进行调控，可针对应用条件对材料强度与塑性在较高的 水平上进行调节。
具体实施例方式
例l:
1、高强、较高延伸率TWIP钢化学成分与热处理工艺 1.1化学成分
C: 0.03~0.05%， Mn:: 30±0.5%， Al: 3±0.5%， Si3±0.5%，其余为Fe。 1.2热处理工艺
工艺制度如图1所示，具体要求如下
(1) 将工件置于电阻加热炉内(有无气氛保护均可)，工件间应留有适当
间隙；
(2) 通电加热，升温速率6 9GC/分钟；
(3) 升温至1100GC时开始保温，此时温度跳动S士5GC，保温时间2 5小时 (视工件大小而定)；
(4) 保温结束后将工件从电阻加热炉内取出，迅速投入水池中(水温。0GC) 并摆动；
(5) 当工件表面不再有明显蒸汽产生时，即可将工件从水池中取出。 1.3性能特点
抗拉强度650 700MPa，断后延伸率55~70%。典型拉伸应力应变曲线如图 2所示。
例2:
2、高延伸率、较高强度TWIP钢化学成分与热处理工艺 2.1化学成分
C: 0.001~0.003%， Mn:: 25±0.5%， Al: 3±0.5%， Si3±0.5%，其余为Fe。 2.2热处理工艺
工艺制度如图3所示，具体要求如下。
(1) 将工件置于电阻加热炉内(有无气氛保护均可)，工件间应留有适当
间隙；
(2) 通电加热，升温速率6 ^C/分钟；
(3) 升温至1050GC时开始保温，此时温度跳动25GC，保温时间2 6小时 (视工件大小而定)；
(4) 保温结束后切断电源，保持工件在炉内随炉冷却；
(5) 当炉温^10()GC时，即可将工件从炉中取出。 2.3性能特点
抗拉强度600 650MPa，断后延伸率75~85%。典型拉伸应力应变曲线如图 4所示。
权利要求
1、高强塑积合金钢，其特征在于其化学成分百分含量为C0.03～0.05％，Mn:30±0.5％，Al3±0.5％，Si3±0.5％，其余为Fe。
2、 高强塑积合金钢，其特征在于其化学成分百分含量为C: 0.001 0.003%， Mn:: 25±0.5%， Al: 3±0.5%， Si3±0.5%，其余为Fe。
3、 根据权利要求1所述的高强塑积合金钢的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤(1) 将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；(2) 通电加热，升温速率6 9V/分钟；(3) 升温至110()GC时开始保温，此时温度跳动25GC，保温时间2 5小时视工件大小而定；(4) 保温结束后将工件从电阻加热炉内取出，迅速投入水池中，水温。()GC， 并摆动；(5) 当工件表面不再有明显蒸汽产生时，即可将工件从水池中取出。
4、 根据权利要求2所述的高强塑积合金钢的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤(1) 将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；(2) 通电加热，升温速率6 9GC/分钟；(3) 升温至1050GC时开始保温，此时温度跳动2i5Gc，保温时间2~6小时， 视工件大小而定；(4) 保温结束后切断电源，保持工件在加热炉内随炉冷却；(5) 当炉温^10()GC时，即可将工件从炉中取出。
全文摘要
本发明公开了一种高强塑积合金钢及其热处理工艺，其化学成分百分含量为C0.03～0.05％，Mn30±0.5％，Al3±0.5％，Si3±0.5％，其余为Fe。其工艺包括以下步骤有将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；通电加热，升温速率6～9℃/分钟；升温至1100℃时开始保温，此时温度跳动≤±5℃，保温时间2～5小时视工件大小而定；保温结束后将工件从电阻加热炉内取出，迅速投入水池中，水温≤30℃，并摆动；当工件表面不再有明显蒸汽产生时，即可将工件从水池中取出。本发明提供的高强塑积合金钢及其热处理工艺，可对高强塑积TWIP钢组织与性能进行调控，可针对应用条件对材料强度与塑性在较高的水平上进行调节。
文档编号C21D1/18GK101381839SQ20081015678
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年10月17日
发明者王幸福, 王新福, 韩福生, 秀 魏 申请人:中国科学院固体物理研究所