專利名稱：含釩低碳高強(qiáng)度高塑性的孿晶誘發(fā)塑性鋼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有低的氫敏感性的含釩高強(qiáng)度高塑性的無需水韌處理的熱軋孿晶誘發(fā)塑性鋼的制備方法。屬特種鋼制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于能源和環(huán)境問題而引起了汽車業(yè)減輕車重的變革，人們開始用高強(qiáng)度鋼 (HSS,High Strength Meel)來替代軟鋼，這種替代可有效降低車重和油耗，并不降低安全
可靠性。孿晶誘發(fā)塑性(TWIP :Twinning Induced Plasticity)鋼由于其獨(dú)特的強(qiáng)韌化機(jī)制，即通過形變過程中產(chǎn)生的形變孿晶來誘發(fā)塑性，同時(shí)形變產(chǎn)物又增強(qiáng)了材料強(qiáng)度，可使材料同時(shí)具有高的強(qiáng)韌性，被共認(rèn)為新一代汽車用高強(qiáng)度鋼。TffIP鋼成分設(shè)計(jì)要求是，使其在形變過程中產(chǎn)生孿晶，抑制馬氏體相變，從而產(chǎn)生 TffIP效應(yīng)。層錯(cuò)能是TWIP鋼產(chǎn)生TWIP效應(yīng)的主要因素，當(dāng)層錯(cuò)能介于25mJ/nT80mJ/m2 時(shí)，易于發(fā)生TWIP效應(yīng)，通過形變過程中孿晶的形成來推遲鋼的頸縮，達(dá)到高的塑性。常規(guī)TWIP鋼的制備都是要經(jīng)過水韌處理的，即把冷軋或熱軋后的TWIP鋼再加熱到1000C以上，保溫一定時(shí)間后淬水，這樣才能使TWIP鋼在變形過程中具有TWIP效應(yīng)。水韌處理使得TWIP鋼的應(yīng)用受到限制。另外，常規(guī)TWIP鋼都具有較高的氫敏感性，導(dǎo)致延遲斷裂的發(fā)生，使其無法實(shí)際應(yīng)用。為此需要發(fā)明一種低的氫敏感性的無需水韌處理的高強(qiáng)度TWIP鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種含釩低碳高強(qiáng)度高塑性的無需水韌處理的并具有低的氫敏感性的熱軋低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼的制備方法。本發(fā)明一種含釩高強(qiáng)度高塑性的孿晶誘發(fā)塑性鋼，其特征在于具有如下的化學(xué)組成及重量百分比C 0. 6 0. 80%, Si 0. 10 0. 40%, Mn 15. 0 18. 0%, V 0. 15 0. 25%,
Fe余量。本發(fā)明一種含釩低碳高強(qiáng)度高塑性的孿晶誘發(fā)塑性鋼的制備方法，其特征在于是有以下的過程和步驟
a.按上述配方進(jìn)行原料配合，將所得配合料按常規(guī)工藝放在真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉， 冶煉溫度1400°C以上，在冶煉過程中充入氬氣保護(hù)，然后進(jìn)行模鑄或連鑄；
b.模鑄脫模后，將鑄錠再加熱至1200 1250°C進(jìn)行反復(fù)錘打，形成一定厚度的鍛造
坯；
c.將上述鍛造坯或連鑄坯再加熱至1200°C，并保溫半小時(shí)；
d.然后進(jìn)行熱軋，熱軋的初軋溫度為1100 1200°C，終軋溫度為850 900°C，將鋼坯熱軋至1. 5 2謹(jǐn)厚；
e.將熱軋后的鋼坯在空氣中冷卻，冷卻至室溫，得到高強(qiáng)度高塑性的含釩低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼。本發(fā)明的TWIP鋼含有一定量的碳、硅、錳和釩，其中的釩元素形成彌散分布的碳化物，每一個(gè)碳化物都是氫的聚集處，若碳化物彌散分布，可使每個(gè)碳化物處聚集的氫原子數(shù)量下降，從而降低了氫對鋼性能造成的危害。同時(shí)，彌散分布的碳化物對強(qiáng)度也有貢獻(xiàn)。由于釩降低奧氏體的層錯(cuò)能，不利于TWIP效應(yīng)，所以，發(fā)明鋼中的釩含量不能太高，為 0. 15 0. 25%。鋼中的碳和硅主要用于提高鋼的強(qiáng)度。較高的硅將導(dǎo)致層錯(cuò)能下降，不利于 TffIP效應(yīng)，同時(shí)還將導(dǎo)致焊接性下降、表面質(zhì)量下降等問題，故發(fā)明鋼的硅含量小于0. 5%。 發(fā)明鋼的碳含量為0. 6^0. 8%，一方面是為了提高強(qiáng)度，另一方面是減少錳的含量，因?yàn)樘己湾i都提高層錯(cuò)能。通過碳、錳成分的配合，使鋼的層錯(cuò)能在20mJ/m2左右，并使鋼的奧氏體具有一定的穩(wěn)定性，這樣當(dāng)鋼熱軋后空冷就可以獲得全部的奧氏體，在變形過程中奧氏體主要發(fā)生誘發(fā)機(jī)械孿晶，使鋼具有高的塑性。發(fā)明的含釩TWIP鋼具有IOOOMPa以上的抗拉強(qiáng)度、40%以上的延伸率，無需水韌處理。


圖1為本發(fā)明鋼熱軋后的XRD圖。圖2為本發(fā)明鋼與對比鋼在不同環(huán)境氣氛下的拉伸曲線比較圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例1
本實(shí)施例采用的含釩高強(qiáng)度高塑性的孿晶誘發(fā)塑性鋼的組成及其重量百分含量為C 0. 8%，Si 0. 3%，Mnl8%，V 0. 2%，F(xiàn)e余量。其制備過程如下在50kg真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，冶煉過程中充氬氣保護(hù)，然后進(jìn)行模鑄。脫模后，鑄錠再被加熱至1200°C以上進(jìn)行反復(fù)錘打，成25mm厚的鍛造坯。鍛造坯再被加熱至1200°C，保溫半小時(shí)后進(jìn)行熱軋，熱軋的初軋溫度控制在1100 1200°C，終軋溫度控制在850-900°C，熱軋至1. 5_2mm厚，軋后空冷至室溫。即可得到具有低的氫敏感性的高強(qiáng)度高塑性的無需水韌處理的熱軋低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼。熱軋空冷后發(fā)明鋼靜態(tài)力學(xué)性能值如表1。靜態(tài)檢測條件應(yīng)變速率為ΙΟ—、—1。表1熱軋空冷后發(fā)明鋼靜態(tài)力學(xué)性能
試樣屈服強(qiáng)度σ s (Iffa)抗拉強(qiáng)度ob (Mpa)延伸率δ (%)1#6431110582#652113064
熱軋后發(fā)明鋼的組織全部為奧氏體相，其XRD結(jié)果如圖1所示。圖2是發(fā)明鋼與對比鋼在不同氣氛環(huán)境下的應(yīng)力應(yīng)變曲線的比較，對比鋼的成分為C 0. 8%, Si 0. 3%,Mnl8%,Fe 余量，與發(fā)明鋼相比其它成分都一樣，但是不含釩，制備方法也與發(fā)明鋼一樣。比較可見，對比鋼在高純氫環(huán)境下進(jìn)行拉伸時(shí)，塑性明顯下降；發(fā)明鋼在高純氫環(huán)境和真空環(huán)境下進(jìn)行拉伸，塑性基本不變，說明發(fā)明鋼具有低的氫敏感性。結(jié)果表明，本發(fā)明方法制得的含釩高強(qiáng)度高塑性的熱軋低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼具有低的氫敏感性和具有高的強(qiáng)度、塑性，且無需水韌處理。 圖1為本發(fā)明鋼熱軋后的XRD圖，由2theta角標(biāo)定后圖中所有的衍射峰都屬于奧氏體的衍射峰，說明本發(fā)明鋼熱軋空冷后的組織都是奧氏體。圖2為本發(fā)明鋼與對比鋼在不同環(huán)境氣氛下的拉伸曲線比較圖，對比鋼在高純氫環(huán)境下進(jìn)行拉伸時(shí)，塑性明顯下降；發(fā)明鋼在高純氫環(huán)境和真空環(huán)境下進(jìn)行拉伸，塑性基本不變，說明發(fā)明鋼具有低的氫敏感性。
權(quán)利要求
1.一種含釩低碳高強(qiáng)度高塑性的孿晶誘發(fā)塑性鋼，其特征在于具有如下的化學(xué)組成及重量百分比C 0. 6 0. 80%, Si 0. 10 0. 40%, Mn 15. 0 18. 0%, V 0. 15 0. 25%, Fe 余量。
2.一種含釩低碳高強(qiáng)度高塑性的孿晶誘發(fā)塑性鋼的制備方法，其特征在于是有以下的過程和步驟a.按上述配方進(jìn)行原料配合，將所得配合料按常規(guī)工藝放在真空感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行冶煉， 冶煉溫度1400°C以上，在冶煉過程中充入氬氣保護(hù)，然后進(jìn)行模鑄或連鑄；b.模鑄脫模后，將鑄錠再加熱至1200 1250°C進(jìn)行反復(fù)錘打，形成一定厚度的鍛造坯；c.將上述鍛造坯或連鑄坯再加熱至1200°C，并保溫半小時(shí)；d.然后進(jìn)行熱軋，熱軋的初軋溫度為1100 1200°C，終軋溫度為850 900°C，將鋼坯熱軋至1. 5 2謹(jǐn)厚；e.將熱軋后的鋼坯在空氣中冷卻至室溫，最終得到高強(qiáng)度高塑性的無需水韌處理的含釩低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有低的氫敏感性的含釩高強(qiáng)度高塑性的無需水韌處理的熱軋孿晶誘發(fā)塑性鋼的制備方法。屬特種鋼制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明一種含釩高強(qiáng)度高塑性的孿晶誘發(fā)塑性鋼，其特征在于具有如下的化學(xué)組成及重量百分比C0.6～0.80%，Si0.10～0.40%，Mn15.0～18.0%，V0.15～0.25%，F(xiàn)e余量。將具有上述組成的鋼坯經(jīng)熱軋，制成厚度為1.5—3.5mm的鋼板，熱軋終軋溫度850-900℃，軋后空冷至室溫。即可得到具有低的氫敏感性的高強(qiáng)度高塑性的無需水韌處理的熱軋低碳孿晶誘發(fā)塑性鋼。發(fā)明鋼的抗拉強(qiáng)度大于1000MPa，延伸率大于40%。
文檔編號C21D8/00GK102330019SQ201110332798
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者史文, 周揚(yáng), 曾敬山, 李麟, 符仁鈺, 閻琦 申請人:上海大學(xué)