本申請實(shí)施例涉及中錳鋼，特別是涉及一種高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、車身減重可以有效減少汽車尾氣排放、實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，如何在不犧牲安全性能的前提下實(shí)現(xiàn)車身減重成當(dāng)前汽車行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題。實(shí)現(xiàn)輕量化的方式包括：(1)汽車結(jié)構(gòu)的輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)，如結(jié)構(gòu)拓?fù)?尺寸/形貌優(yōu)化等；(2)應(yīng)用高強(qiáng)度和輕質(zhì)材料，如應(yīng)用高強(qiáng)/先進(jìn)高強(qiáng)鋼和超高強(qiáng)鋼，鋁鎂合金，工程塑料等；(3)采用先進(jìn)的輕量化加工技術(shù)，如激光拼焊、高強(qiáng)鋼熱成形等技術(shù)。輕量化先進(jìn)高強(qiáng)鋼的應(yīng)用和輕量化制造工藝技術(shù)關(guān)注程度逐漸提高。鋼鐵在國內(nèi)整車車身占比65-70％，先進(jìn)高強(qiáng)鋼(ahss)的優(yōu)異性能：高抗拉強(qiáng)度特征使其可以通過減薄的方式實(shí)現(xiàn)減重又不損失安全性能。

2、第三代ahss的代表材料為中錳鋼、輕量鋼、淬火配分(q&p)鋼等，強(qiáng)塑積預(yù)計(jì)在第一代和第三代之間，但是隨著性能的優(yōu)化，如今其強(qiáng)塑積已經(jīng)超越第二代ahss。在傳統(tǒng)trip鋼的基礎(chǔ)上，中錳鋼增加mn含量進(jìn)行改良，mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％～12％，通常為鐵素體+奧氏體的雙相組織，在臨界區(qū)退火得到50％的奧氏體。變形過程中亞穩(wěn)的奧氏體發(fā)生馬氏體相變，即trip效應(yīng)，延伸率得到顯著提高，同時(shí)由于相變過程的應(yīng)變硬化，抗拉強(qiáng)度也得到提升。

3、近年來對(duì)新材料設(shè)計(jì)提出了異質(zhì)結(jié)構(gòu)的概念，來協(xié)同增加材料的延伸率和強(qiáng)度。異質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心思路就是在材料內(nèi)設(shè)計(jì)出合適的軟硬域，當(dāng)彈性階段時(shí)兩域一起變形；進(jìn)入彈塑性初始階段(階段ii1)，軟域先開始發(fā)生塑性變形，而硬域仍處于彈性階段，兩域之間的應(yīng)變相容使得界面附近形成應(yīng)變梯度，軟域內(nèi)形成大量的幾何必須位錯(cuò)(gnds)去協(xié)調(diào)應(yīng)變梯度以緩解應(yīng)變不相容，此時(shí)由gnds產(chǎn)生的長程應(yīng)力稱為背應(yīng)力，背應(yīng)力強(qiáng)化軟相從而提高材料的ys；大量的gnds在界面附近堆積形成應(yīng)力集中，此時(shí)硬域開始發(fā)生塑性變形以適應(yīng)應(yīng)力集中，使得界面附近應(yīng)力應(yīng)變發(fā)生松弛(對(duì)應(yīng)于階段ii2)；當(dāng)塑性變形至階段iii時(shí)，此時(shí)的硬域和軟域一起發(fā)生塑性變形，且軟域相比硬域承受著更高的塑性變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請實(shí)施例提供一種高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板及其制備方法和應(yīng)用，通過簡單的直接溫軋-(低溫回火)熱處理工藝合理地設(shè)置了材料內(nèi)軟硬域，完成了高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)性中錳鋼的制備，并通過短時(shí)回火熱處理進(jìn)一步提高了中錳鋼的強(qiáng)度，能夠有效克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷。

2、本申請實(shí)施例第一方面提供一種高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板，所述高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板包括如下質(zhì)量百分比的組分：c?0.15-0.18％、mn?10.0-10.32％、al1.9-2.1％、cu1.8-2.2％、其余為fe。

3、本申請實(shí)施例第二方面還提供上述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)鑄錠熔煉：各組分通過真空熔煉澆鑄獲得鑄錠；

5、(2)高溫鍛造：將所述鑄錠鍛造成板坯，空冷至室溫；

6、(3)高溫?zé)彳垼簩⑺霭迮鬟M(jìn)行熱軋，得到熱軋板，空冷降溫；

7、(4)中溫軋制：將所述熱軋板進(jìn)行雙道次保溫和快速軋制，得到中溫軋?jiān)嚇樱?/p>

8、(5)回火熱處理：將所述中溫軋?jiān)嚇舆M(jìn)行短時(shí)回火熱處理，隨后水淬至室溫，得到高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板。

9、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，步驟(二)的具體過程為：將所述鑄錠加熱至1250℃，保溫2.5h后鍛造成橫截面為100mm×30mm的板坯，隨后空冷至室溫。

10、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，步驟(3)的具體過程為：將所述板坯加熱至1250℃，保溫2.5h后進(jìn)行熱軋，開軋溫度為1200℃，終軋溫度大于950℃，得到厚度為4mm±0.5mm的熱軋板，空冷降溫。

11、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，所述終軋溫度為1000℃。

12、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，步驟(3)中，所述熱軋為7道次軋制。

13、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，步驟(4)中雙道次保溫和快速軋制具體過程為：將所述熱軋板重新加熱至600℃保溫15min，隨后立即取出進(jìn)行帶溫軋制至3mm，軋后迅速放入熱處理爐中繼續(xù)進(jìn)行600℃保溫15min，隨即取出試樣進(jìn)行帶溫軋至2mm目標(biāo)厚度后，空冷至室溫；在雙道次保溫以及快速軋制，因此整個(gè)溫軋過程中的溫降基本可以忽略。

14、在可以包括上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，步驟(5)中，所述短時(shí)回火熱處理溫度為400-600℃，時(shí)間為10-30min。

15、本申請實(shí)施例第三方面還提供上述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板在汽車中的應(yīng)用。

16、本申請實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

17、本申請通過簡單的溫軋?zhí)幚恚由虾罄m(xù)短暫的回火，使得中錳鋼形成結(jié)構(gòu)異質(zhì)，這促進(jìn)溫軋板具有更顯著的相變誘導(dǎo)塑性trip效應(yīng)和非均質(zhì)變形誘導(dǎo)(hdi)硬化能力；經(jīng)過本申請?zhí)幚淼漠愘|(zhì)結(jié)構(gòu)中錳鋼，屈服強(qiáng)度從782mpa增加到1113mpa；抗拉強(qiáng)度從1099mpa增加到1304mpa；延伸率從20.8％增加到21.7％，有效提高了中錳鋼的力學(xué)性能。

技術(shù)特征：

1.一種高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板，其特征在于，所述高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板包括如下質(zhì)量百分比的組分：c?0.15-0.18％、mn?10.0-10.32％、al?1.9-2.1％、cu?1.8-2.2％、其余為fe。

2.一種權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(二)的具體過程為：將所述鑄錠加熱至1250℃，保溫2.5h后鍛造成橫截面為100mm×30mm的板坯，隨后空冷至室溫。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(3)的具體過程為：將所述板坯加熱至1250℃，保溫2.5h后進(jìn)行熱軋，開軋溫度為1200℃，終軋溫度大于950℃，得到厚度為4mm±0.5mm的熱軋板，空冷降溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，所述終軋溫度為1000℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述熱軋為7道次軋制。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(4)中雙道次保溫和快速軋制具體過程為：將所述熱軋板重新加熱至600℃保溫15min，隨后立即取出進(jìn)行帶溫軋制至3mm，軋后迅速放入熱處理爐中繼續(xù)進(jìn)行600℃保溫15min，隨即取出試樣進(jìn)行帶溫軋至2mm目標(biāo)厚度后，空冷至室溫。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述短時(shí)回火熱處理溫度為400-600℃，時(shí)間為10-30min。

9.權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板在汽車中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本申請實(shí)施例涉及一種高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板及其制備方法和應(yīng)用，屬于中錳鋼技術(shù)領(lǐng)域。本申請實(shí)施例的高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板，所述高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)異質(zhì)中錳鋼溫軋板包括如下質(zhì)量百分比的組分：C?0.15?0.18％、Mn?10.0?10.32％、Al?1.9?2.1％、Cu?1.8?2.2％、其余為Fe。本申請通過簡單的溫軋?zhí)幚恚由虾罄m(xù)短暫的回火，使得中錳鋼形成結(jié)構(gòu)異質(zhì)，這促進(jìn)溫軋板具有更顯著的相變誘導(dǎo)塑性TRIP效應(yīng)和非均質(zhì)變形誘導(dǎo)(HDI)硬化能力；經(jīng)過本申請?zhí)幚淼漠愘|(zhì)結(jié)構(gòu)中錳鋼，屈服強(qiáng)度從782MPa增加到1113MPa；抗拉強(qiáng)度從1099MPa增加到1304MPa；延伸率從20.8％增加到21.7％，有效提高了中錳鋼的力學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：巖雨,劉衡,張瑜,韓剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武安北科先進(jìn)鋼鐵科技服務(wù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30