专利名称：一种热轧相变诱发塑性钢及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种特种钢材材料的制备方法，属于汽车、煤炭及石油开采应用领域。 尤其涉及一种热轧相变诱发塑性钢(TRIP)及其制造方法。
背景技术：
相变诱发塑性(TRIPtransformation Induced Plasticity)钢是一个新的钢种， 是以一种新的思路对钢强韧化，即利用钢中的残余奥氏体在受力产生应变的的情况下转变为马氏体，从而来达到强化的目的，同时材料的塑性又会大大增加，这样同时实现了强韧性能的最优化，是其它钢种所不具备的。TRIP钢板具有高的屈服强度和抗拉强度，延展性强， 冲压成形能力高，同传统钢板相比，用TRIP钢板制造的零件重量减轻约12%，而车重减轻 10%，可降低油耗3% — 7%，同时废气的排放量也减少，减轻了对环境的污染，同时能量吸收的能力强，能够抵御撞击时的塑性变形，显著提升了汽车的安全等级，整体经济效益明显提高。这种钢板的应用在汽车界引起广泛的关注和重视。由于TRIP钢性能的可调节范围较广，不同成分的TRIP钢经过不同的热处理可得到不同的强韧化组合，以适应悬挂系统、 传动系统、安全结构件等的不同需求。因此TRIP钢的成分配比及热处理工艺仍是近年来研究的重点。
发明内容
针对在TRIP钢制备过程中出现的问题，为了使钢板具有良好的涂镀能力、可焊性以及耐磨性，同时还具有高的强度和塑性，本发明提供一种热轧相变诱发塑性钢及其制备方法，并结合合适的热处理工艺，获得具有较高的屈服强度和延伸率的热轧相变诱发塑性钢。为了解决上述技术问题，本发明热轧相变诱发塑性钢，按重量百分比热轧相变诱发塑性钢的材料由以下组分组成C :0.05 0.4%;Si :0.1 0.5%;Mn:l 2%;Cr :0.1 1.5%;Ni ^ 1. 5% ；Al ^ 0. 06% ；N ^ 0. 01% ；其余为!^e和不可避免的杂质。本发明热轧相变诱发塑性钢的材料中还含有重量百分比为0. 01 0. 的V。本发明热轧相变诱发塑性钢的材料中的杂质是含有重量百分比为< 0. 025%的P 和重量百分比为< 0. 005%的S。本发明一种热轧相变诱发塑性钢的制备方法包括以下步骤
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(1)按照组分及含量要求将所有原料混合均勻后，在真空感应炉内冶炼；(2)冶炼成钢锭后，将钢锭加热到1200°C，保温2小时后锻造成钢坯，将钢坯加热到1250°C保温1. 5小时，保温结束后，对其进行热轧制；(3)热轧制的过程是首先进行粗轧，开轧温度为1150 1250°C，粗轧3个道次总变形量85%;然后进行精轧，精轧2个道次总变形量为15%，轧制温度为890 1000°C;终轧温度为800 850°C，最后将钢坯热轧为5-10mm厚的钢板；(4)对热轧后的钢板进行热处理首先在950°C保温30 60分钟，然后空冷至 750 800°C保温30 60分钟，然后盐浴淬火处理，在400-500°C保温20 120分钟，然后卷板，空冷至室温，最终获得抗拉强度为600 900Mpa，延伸率为25% 35%，强塑积大于 ISOOOMPa %的热轧相变诱发塑性钢。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明的热轧相变诱发塑性钢中碳C含量在0. 05 0. 4%之间，碳含量太低时则不易于TRIP效应显现，含碳量太高则焊接性差，延伸率也受影响，同时为保持钢板较好的焊接性，碳含量一般取小值。对于合金元素硅Si，当其含量较大时，热处理时钢板表面易产生稳定的氧化物，使相变诱发塑性钢涂镀能力变差，影响钢板表面质量，降低使用性能。因此本发明控制硅的含量在0. 1 0.5%之间。同时，本发明还加入了 0. 1 1.5%的0，0 能缩小奥氏体相变区并提高临界区转变温度A。3，使贝氏体转变区域向低温区域移动，降低了马氏体转变温度(Ms)，有利于残余奥氏体获得。同时Cr的加入还能提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。本发明还可选择性的添加0.01 0. 的V。V是铁素体稳定元素，一般用来抑制 TRIP钢中的相变行为，并有析出强化、细化晶粒的作用。热轧TRIP钢得到奥氏体相的过程相对较容易，将相变和形变热处理融合在一起， 可以通过控制两相区温度与时间、贝氏体保温温度与时间来获取不同的相的组成含量和钢板的力学性能。但是温度偏差对相变行为和性能的影响强烈，只有钢板宽度和长度上同时使温度均勻才能达到组织的均勻和减少钢板不同部位力学性能的差异。因此，结合本发明热轧相变诱发塑性钢合金成分的特点，同时制定了合理的热处理工艺，使最终制得的TRIP 钢同时具有高强度、高塑性。
图1是本发明热轧相变诱发塑性钢制备工艺示意图；图2是本发明热轧相变诱发塑性钢实施例一经热处理后的扫描电子显微镜照片图；图3是本发明热轧相变诱发塑性钢实施例二经热处理后的扫描电子显微镜照片图；图4是本发明热轧相变诱发塑性钢实施例三经热处理后的扫描电子显微镜照片图；图5是本发明热轧相变诱发塑性钢实施例四经热处理后的扫描电子显微镜照片图。
具体实施例方式以下通过实施例讲述本发明的详细过程，提供实施例是为了理解的方便，绝不是限制本发明。图1示出了本发明热轧相变诱发塑性钢的制备工艺。表1中指定了本发明热轧相变诱发塑性钢各实施例的合金成分；表2中指定了本发明热轧相变诱发塑性钢各实施例中热处理(热轧制)工艺参数；表3示出了按照国家标准的测试方法得到的各实施例的拉伸测试数据。实施例一实施例一热轧相变诱发塑性钢的材料按照以下表1中指定的各组分组成。制备热轧相变诱发塑性钢的过程是(1)按照表1中指定的实施例1的组分及含量要求将原料混合均勻后，在25kg真空感应炉内冶炼；(2)将具有上述组分及含量的钢冶炼成钢锭，然后将钢锭加热到1200°C，保温2小时后锻造成钢坯，将钢坯加热到1250°C保温1. 5小时，保温结束后，对其进行热轧制；(3)首先进行粗轧，开轧温度为1200°C，粗轧3个道次总变形量85%;然后进行精轧，精轧2个道次总变形量为15%，轧制温度为1000°C ；终轧温度为890°C，最后将钢坯热轧至为6. 45mm厚的钢板；表2中指定了热轧制的工艺参数。(4)对热轧后的钢板进行热处理首先在870°C保温30分钟，然后空冷至 7900C (即双相区)保温30分钟，然后盐浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火处理，在400°C保温90分钟，然后卷板，空冷至室温，最终获得高强度高塑性的热轧相变诱发塑性钢。本实施例一热轧相变诱发塑性钢的拉伸测试数据见表3。实施例二 实施例二热轧相变诱发塑性钢的材料按照以下表1中指定的各组分组成。重复实施例一得制备热轧相变诱发塑性钢的冶炼、热轧锻造过程，但其中步骤(3) 对于钢板进行轧制的终轧温度为920°C，最后将钢坯热轧至为6. 5mm厚的钢板；步骤(4)对钢板的热处理与实施例一有所不同，具体是首先在900°C保温30分钟，然后空冷至760°C 保温30分钟，然后盐浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火处理，在400°C保温90分钟，然后卷板， 空冷至室温，最终获得的热轧相变诱发塑性钢的拉伸测试数据见表3。实施例三实施例三热轧相变诱发塑性钢的材料按照以下表1中指定的各组分组成。重复实施例一得制备热轧相变诱发塑性钢的冶炼、热轧锻造过程，但其中步骤 ⑶对于钢板进行轧制的终轧温度为950°C，最后将钢坯热轧至为6. 38mm厚的钢板；步骤 (4)对钢板的热处理与实施例一有所不同，具体是首先在900°C保温30分钟，然后空冷至 760°C保温30分钟，然后盐浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火处理，在50(TC保温60分钟，然后卷板，空冷至室温，最终获得的热轧相变诱发塑性钢的拉伸测试数据见表3。实施例四实施例四热轧相变诱发塑性钢的材料按照以下表1中指定的各组分组成。重复实施例一得制备热轧相变诱发塑性钢的冶炼、热轧锻造过程，但其中步骤 ⑶对于钢板进行轧制的终轧温度为970°C，最后将钢坯热轧至为6. 55mm厚的钢板；步骤(4)对钢板的热处理与实施例一有所不同，具体是首先在950°C保温30分钟，然后空冷至 720°C保温30分钟，然后盐浴(50% KN03+50% NaNO3)淬火处理，在50(TC保温60分钟，然后卷板，空冷至室温，最终获得的热轧相变诱发塑性钢的拉伸测试数据见表3。表1各实例热轧相变诱发塑性钢合金成分
权利要求
1.一种热轧相变诱发塑性钢，其特征在于，按重量百分比热轧相变诱发塑性钢的材料由以下组分组成C 0. 05 0. 4% ； Si 0. 1 0. 5% ； Mn :1 2% ； Cr 0. 1 1. 5% ； Ni 彡 1. 5% ； Al ^ 0. 06% ； N 彡 0. 01% ；其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的热轧相变诱发塑性钢，其中，还含有重量百分比为0.01 0. 的 V。
3.根据权利要求1或2所述的热轧相变诱发塑性钢，其中，杂质是含有重量百分比为彡0. 025%的P和重量百分比为彡0. 005%的S。
4.一种制备权利要求1或2的热轧相变诱发塑性钢的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)按照组分及含量要求将所有原料混合均勻后，在真空感应炉内冶炼；(2)冶炼成钢锭后，将钢锭加热到1200°C，保温2小时后锻造成钢坯，将钢坯加热到 1250°C保温1. 5小时，保温结束后，对其进行热轧制；(3)热轧制的过程是首先进行粗轧，开轧温度为1150 1250°C，粗轧3个道次总变形量85% ；然后进行精轧，精轧2个道次总变形量为15% ；终轧温度为850°C 1000°C，最后将钢坯热轧为5-10mm厚的钢板；(4)对热轧后的钢板进行热处理首先在950°C保温30 60分钟，然后空冷至750 800°C保温30 60分钟，然后盐浴淬火处理，在400-500°C保温20 120分钟，然后卷板，空冷至室温，最终获得抗拉强度为600 900MPa，延伸率为25% 35%，强塑积大于 ISOOOMPa %的热轧相变诱发塑性钢。
全文摘要
本发明公开了一种热轧相变诱发塑性钢，属于汽车、煤炭和石油开采中的特种钢材料，其组分(重量百分比)为C0.05～0.4％；Si0.1～0.5％；Mn1～2％；Cr0.1～1.5％；Ni≤1.5％；Al≤0.06；N≤0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质。冶炼成钢坯后，经过热轧后热处理首先在950℃保温30～60分钟，然后空冷至750～800℃保温30～60分钟，然后盐浴淬火处理，在400-500℃保温20～120分钟，然后卷板，空冷至室温，最终获得抗拉强度为600～900MPa，延伸率为25％～35％，强塑积大于18000MPa％的热轧相变诱发塑性钢。本发明提供的热轧相变诱发塑性钢还具有良好的涂镀能力、可焊性以及耐磨性。
文档编号C22C38/38GK102383059SQ201110336848
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者董治中, 邹庆华 申请人:天津大学