專利名稱：強(qiáng)塑積大于65GPa·%的孿晶誘導(dǎo)塑性鋼及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及孿晶誘導(dǎo)塑性鋼及其生產(chǎn)方法，具體屬于在冷軋退火狀態(tài)下，屈服強(qiáng)度在300 400MPa、抗拉強(qiáng)度大于800MPa、延伸率超過(guò)60%、應(yīng)變硬化指數(shù)超過(guò)0. 450、阻尼性能δ在0.08以上、無(wú)鐵磁性、強(qiáng)塑積大于65GPa· %的低屈強(qiáng)比高強(qiáng)塑積鋼及其生產(chǎn)方法。該鋼種適用于制造各種汽車車身部件、汽車結(jié)構(gòu)件、加強(qiáng)件、防撞部件、家電產(chǎn)品及特殊用途的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
從檢索的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)看國(guó)外主要是以韓國(guó)的浦項(xiàng)與德國(guó)的蒂森公開(kāi)了大量汽車用內(nèi)、外面板、加強(qiáng)部件、抗撞擊吸收部件以及其他結(jié)構(gòu)用、尤其是高強(qiáng)度、高塑性以及具有優(yōu)良涂鍍性和加工性等特征的孿晶誘發(fā)塑性(TWIP鋼)熱軋、冷軋及鍍層鋼板以及具有高強(qiáng)度、高塑性以及優(yōu)良涂鍍性900MI^級(jí)孿晶誘發(fā)塑性(TWIP鋼)熱軋板、冷軋板及鍍層板交貨形式的專利技術(shù)。從文獻(xiàn)的檢索看，HYUNDAI汽車制造公司也公開(kāi)了一種采用熱軋、冷軋工藝，組織為奧氏體結(jié)構(gòu)，不容易產(chǎn)生裂紋和斷裂缺陷，具有超高強(qiáng)度的TWIP鋼板及制造方法；SALZGITTER FLACHSTAHL公司公開(kāi)了一種具有優(yōu)異抗裂紋、延展性、拉伸強(qiáng)度等形變誘導(dǎo)塑性(TRIP)和孿晶誘導(dǎo)塑性(TWIP)輕合金鋼板及制造方法。公開(kāi)號(hào)為CN101090982的中國(guó)專利文獻(xiàn)，存在成分多，工業(yè)控制難度較大，且延伸率較小，為58%。國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)其公開(kāi)號(hào)為CN101215672A的中國(guó)專利文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種最高強(qiáng)塑積可達(dá)40GPa · %、顯微組織為奧氏體的TWIP鋼板，但其存在的不足該專利成分含有2 3% 的Si，2 4%的Al，給煉鋼和軋制帶來(lái)困難，煉鋼會(huì)堵塞水口，熱軋會(huì)出現(xiàn)遍布開(kāi)裂和表面質(zhì)量差的問(wèn)題，同時(shí)，要求冷軋后熱處理溫度1000 1200°C，工業(yè)化生產(chǎn)難度大，而且， 其抗拉強(qiáng)度不到800MPa，難以滿足更高強(qiáng)度要求；還有公開(kāi)號(hào)為CN101235464A，公開(kāi)了制備微觀結(jié)構(gòu)為奧氏體晶粒、屈服強(qiáng)度為300 460MPa、抗拉強(qiáng)度為735 900MPa、延伸率為 54. 6 83. 3%的一種銅、鎳合金化的孿晶誘導(dǎo)塑性鋼鐵材料及制備方法，不足之處添加了銅和鎳微合金化元素，增加了成本。申請(qǐng)?zhí)枮?00810239893. X的專利文獻(xiàn)，公開(kāi)了一種抗拉強(qiáng)度為610 915MPa、屈服強(qiáng)度為225 610MPa、延伸率為45. 0 85. 5%的一種磷強(qiáng)化的孿晶誘導(dǎo)塑性鋼鐵材料及其制備工藝，不足之處添加了 0. 062 0. 2%的磷元素，容易產(chǎn)生磷的晶界偏析，導(dǎo)致鋼板產(chǎn)生二次加工脆性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種在滿足基本力學(xué)性能的前提下，使強(qiáng)塑積大于65GPa*%、阻尼性能δ至少在0. 08，并且無(wú)鐵磁性，以增加汽車主動(dòng)與被動(dòng)安全措施，提高汽車結(jié)構(gòu)用鋼的質(zhì)量，顯著降低環(huán)境噪音污染的強(qiáng)塑積大于65GPa · % 的孿晶誘導(dǎo)塑性鋼及其生產(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施
強(qiáng)塑積大于65GPa · %的孿晶誘導(dǎo)塑性鋼，其組分及重量百分比為C :0. 5 0. 8 %, Mn 19. 5 23. 5 %，Si :0. 03 0. 3 %，Al :0. 055 0. 3 %，P 彡 0. 015 %，S ^ 0. 015%，其余為！^及不可避免的雜質(zhì)；其性能要求屈服強(qiáng)度在300 400MPa，抗拉強(qiáng)度大于800MPa，延伸率超過(guò)60%，應(yīng)變硬化指數(shù)大于0.45，阻尼性能δ至少在0. 08。Mn的最佳優(yōu)選值含量在20. 0 21. 5%。C的最佳優(yōu)選值含量在0. 73 0. 8 %。生產(chǎn)強(qiáng)塑積大于65GPa · %的孿晶誘導(dǎo)塑性板的方法，其步驟1)冶煉及采用Ar保護(hù)鑄造成坯；2)對(duì)板坯進(jìn)行常規(guī)加熱；3)進(jìn)行熱軋，控制終軋溫度在700 800°C ；4)進(jìn)行常規(guī)冷軋；5)進(jìn)行連續(xù)退火，其退火溫度控制在810 850°C ；6)進(jìn)行冷卻，冷卻速度控制在40 50°C /秒；7)進(jìn)行平整、精整并待用。主要元素的作用本發(fā)明采用中C和高M(jìn)n的化學(xué)成分設(shè)計(jì)。C 該元素在本發(fā)明中可以穩(wěn)定奧氏體組織，可以利用固溶體硬化強(qiáng)化基體。C在奧氏體中的固溶度比在鐵素體中高的多，為此，本發(fā)明采用了中C含量。C含量過(guò)低，強(qiáng)度難以保證；C含量過(guò)高，塑性和沖擊性能會(huì)降低，為此，本發(fā)明將C含量控制在0. 50% 0. 80%，最佳在0. 73至0. 8%范圍內(nèi)。Mn:錳元素能夠使鋼板組織保持為奧氏體，奧氏體鋼的力學(xué)性能主要取決于堆垛層錯(cuò)能，在給定的變形條件下，堆垛層錯(cuò)能只取決于化學(xué)成分。堆垛層錯(cuò)能決定著主要的變形機(jī)制類型，如滑移、交滑移、不全位錯(cuò)的滑移、孿生變形或應(yīng)變引起的馬氏體轉(zhuǎn)化。形變時(shí)一般先發(fā)生滑移，當(dāng)滑移受阻礙時(shí)，使金屬塑性變形抗力增加，應(yīng)力集中達(dá)到孿生的臨界切應(yīng)力，發(fā)生孿生。當(dāng)晶體在切應(yīng)力的作用下發(fā)生了孿生變形時(shí)，晶體的一部分沿一定的孿生面和孿生方向相對(duì)于另一部分晶體作均勻的切變，晶體的點(diǎn)陣類型不發(fā)生變化，但它使均勻切變區(qū)中的晶體取向發(fā)生變更，變?yōu)榕c未切變區(qū)晶體成鏡面對(duì)稱的取向。變形部分的晶體位向發(fā)生改變，可使原來(lái)處于不利取向的滑移系轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌挠欣∠?，可以進(jìn)一步激發(fā)滑移，從而使內(nèi)應(yīng)力松弛，進(jìn)行滑移。在變形的后期孿生與滑移交替進(jìn)行的頻率提高，孿晶誘導(dǎo)塑性效應(yīng)起到了至關(guān)重要的作用，使本發(fā)明材料獲得高強(qiáng)度的同時(shí)具有高塑性。Mn含量過(guò)低，難以保證奧氏體結(jié)構(gòu)，也就難以保證高塑性；Mn含量過(guò)高增加材料成本，同時(shí)，易形成帶狀組織，為此，本發(fā)明Mn含量控制在19. 5% 23. 5%。Si 該元素能強(qiáng)烈降低奧氏體的層錯(cuò)能，Si能夠固溶強(qiáng)化奧氏體基體，抑制位錯(cuò)的交滑移。但Si含量高于0. 3%時(shí)，會(huì)給產(chǎn)品帶來(lái)熱軋困難，比如導(dǎo)致材料表面質(zhì)量差，同時(shí)，還會(huì)促進(jìn)材料發(fā)生馬氏體相變，當(dāng)?shù)陀?. 03%時(shí)，會(huì)產(chǎn)生層錯(cuò)能升高，不利于孿生變形的發(fā)生，為此本發(fā)明控制Si含量在0. 03 0. 3%。Al 該元素雖然可增加奧氏體的層錯(cuò)能問(wèn)題，但能抑制馬氏體相變。為了很好得到奧氏體組織，本發(fā)明將Al含量控制在0. 055 0. 3%。P、S含量越低越好，避免對(duì)本發(fā)明的鋼鐵材料產(chǎn)生裂紋和焊接的不利影響。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)發(fā)明材料組織為奧氏體，具有良好的焊接性，傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼因有其它復(fù)相組織， 導(dǎo)致焊接性能不好。(2)發(fā)明材料高的強(qiáng)塑積和高的拉延性，保證了材料具有極好的能量吸收能力和良好的成形性能，鋼材塑韌性極好，安全使用性大大提高，其它高強(qiáng)鋼不具備這樣高的綜合性能。(3)發(fā)明材料依靠孿晶誘導(dǎo)塑性原理，具有高強(qiáng)度和高塑性的同時(shí)，還具有高阻尼性，保證了材料具有良好的減震降噪性，這一點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它冷軋高強(qiáng)鋼。(4)發(fā)明材料具有高阻尼和無(wú)鐵磁性，這一點(diǎn)拓寬了產(chǎn)品應(yīng)用范圍，同時(shí)具有良好的減震降噪性和在如海洋等特殊環(huán)境的高隱蔽性，這一點(diǎn)其它冷軋退火處理高強(qiáng)鋼不具備。


圖1為本發(fā)明拉伸前的透射電鏡觀察組織圖，為奧氏體組織結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明在拉伸后的透射電鏡觀察組織圖，為具有大量形變孿晶亞結(jié)構(gòu)的奧氏體結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面做進(jìn)一步描述實(shí)驗(yàn)條件在50kg真空感應(yīng)爐或轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉，板坯常規(guī)加熱到1200°C左右。表1為本發(fā)明各實(shí)施例的組分取值列表；表2為本發(fā)明各實(shí)施例的工藝參數(shù)取值列表；其根據(jù)生產(chǎn)強(qiáng)塑積大于65GPa · %的孿晶誘導(dǎo)塑性鋼的步驟1)采用50kg真空感應(yīng)爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，并采用Ar保護(hù)鑄造成坯；2)對(duì)板坯進(jìn)行常規(guī)加熱到1200°C左右；3)進(jìn)行熱軋，控制終軋溫度在700 800°C ；4)進(jìn)行常規(guī)冷軋；5)進(jìn)行連續(xù)退火，其退火溫度控制在810 850°C ；6)進(jìn)行冷卻，冷卻速度控制在40 50°C /秒；7)進(jìn)行平整、精整并待用。表3為本發(fā)明各實(shí)施例的檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表。表1本發(fā)明各實(shí)施例的組分取值列表
權(quán)利要求
1.JM塑積大于65GPa 的孿晶誘導(dǎo)塑性鋼，其組分及重量百分比為C :0. 5 0. 8%， Mn :19. 5 23. 5%，Si :0· 03 0. 3%，Al :0· 055 0. 3%，P 彡 0. 015%，S 彡 0. 015%，其余為狗及不可避免的雜質(zhì)；其性能要求屈服強(qiáng)度在300 400MPa，抗拉強(qiáng)度大于SOOMPa， 延伸率超過(guò)60%，應(yīng)變硬化指數(shù)大于0.450，阻尼性能δ至少在0.08，無(wú)鐵磁性。
2.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)塑積大于65GPa· %的孿晶誘導(dǎo)塑性鋼，其特征在于Mn的含量在20. 0 21. 5%。
3.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)塑積大于65GPa·%的孿晶誘導(dǎo)塑性鋼，其特征在于C 0. 73 0. 8% ·
4.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)塑積大于65GPa· %的孿晶誘導(dǎo)塑性板的方法，其步驟1)冶煉及采用Ar保護(hù)鑄造成坯；2)對(duì)板坯進(jìn)行常規(guī)加熱；3)進(jìn)行熱軋，控制終軋溫度在700 800°C；4)進(jìn)行常規(guī)冷軋；5)進(jìn)行連續(xù)退火，其退火溫度控制在810 850°C；6)進(jìn)行冷卻，冷卻速度控制在40 50°C/秒；7)進(jìn)行平整、精整并待用。
全文摘要
本發(fā)明涉及孿晶誘導(dǎo)塑性鋼及其生產(chǎn)方法。其組分及重量百分比為C0.5～0.8％，Mn19.5～23.5％，Si0.03～0.3％，Al0.055～0.3％，P≤0.015％，S≤0.015％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；其工藝冶煉及采用Ar保護(hù)鑄造成坯；對(duì)板坯進(jìn)行常規(guī)加熱；進(jìn)行熱軋；常規(guī)冷軋；連續(xù)退火；冷卻；進(jìn)行平整、精整并待用。本發(fā)明具有良好的焊接性，高的強(qiáng)塑積和高的拉延性，在具有高強(qiáng)度和高塑性的同時(shí)，還具有高阻尼性和無(wú)鐵磁性。
文檔編號(hào)C21D1/26GK102212746SQ20111014945
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者劉吉斌, 葉仲超, 彭濤, 林承江, 王立輝, 趙如意, 鐘定忠, 陳宇 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司