專利名稱：一種含v熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵材料領(lǐng)域，特別涉及到含V熱軋相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP)及制備方
法。
背景技術(shù)：
為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境污染，汽車輕量化是近年來(lái)世界范圍內(nèi)材料 工作者和汽車制造者所共同面臨的難題。近年來(lái)，雖然鋁合金，鎂合金和塑料等其它輕量化 材料在汽車材料中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是鋼鐵材料仍然是今后汽車使用的主導(dǎo)材料。因 為與鋁合金，鎂合金等相比，鋼鐵具有高彈性模量、高抗疲勞性能、成型性好、硬度高、熱導(dǎo) 率好、價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)代汽車材料的組成中，鋼鐵約占車重的55% -70%，但汽車用 鋼的內(nèi)涵卻發(fā)生了很大變化，即由原先的以軟鋼和普通冷軋板為主發(fā)展到以高強(qiáng)度鋼板和 熱鍍鋅鋼板為主。其中，高強(qiáng)度鋼板將由目前每車使用量占車重的14%-45% (100-294公 斤/車)提高到將來(lái)的30%-70%。研究表明，在其他條件不變的情況下，汽車重量每減輕 10%，則油耗可下降3% -8%。TRIP鋼具有良好的強(qiáng)度_塑性匹配，其強(qiáng)度與塑性與傳統(tǒng)汽車用鋼相比，優(yōu)勢(shì)十 分明顯，這對(duì)于汽車制造者是非常有吸引力的。如果TRIP鋼這種新型材料能在汽車工業(yè)中 推廣應(yīng)用，則既能減輕整車的重量，節(jié)約能耗，又能提高汽車鋼板的抗破壞能力，從而提高 汽車的安全系數(shù)。因此，TRIP鋼的研制與開發(fā)有著誘人的前景，極大的促進(jìn)了人們從各方面 不懈探索的熱情，其潛在的最終使用目標(biāo)除了高質(zhì)量的汽車板、底盤部件、車門、沖擊梁外， 還包括結(jié)構(gòu)材料、螺栓材料、導(dǎo)彈殼體、不銹鎧甲、高強(qiáng)度絲，外科手術(shù)針等等。TRIP鋼分為冷軋和熱軋TRIP鋼生產(chǎn)，冷軋工藝通過(guò)冷軋后的臨界區(qū)退火得到鐵 素體和奧氏體的混合組織，并已在工業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用。但該工藝繁瑣，總體能耗較高。而熱 軋工藝一般都是終軋后控制隨后的冷卻過(guò)程，從而得到一定體積分?jǐn)?shù)的鐵素體和奧氏體的 混合組織，相對(duì)于冷軋熱處理TRIP鋼生產(chǎn)不需要冷軋及冷軋后的熱處理等工藝步驟，可以 簡(jiǎn)化工藝，從而降低了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種含V熱軋相變誘發(fā)塑性鋼及制備方法，此種方法通過(guò) 添加Nb、V合金元素，使鋼的抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到SOOMPa級(jí)，而延伸率大于28%，強(qiáng)塑積大于 22000MPa%，并且采用兩種的冷卻方式來(lái)生產(chǎn)獲得SOOMPa級(jí)熱軋相變誘發(fā)塑性鋼。一種含V熱軋相變誘發(fā)塑性鋼及制備方法，熱軋相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP)的成分質(zhì) 量百分比為:C 0. 15 0. 30、Si 1. 0 2. (KMn 1. 0 2. 0、A1 < 0. 05、Nb 0. 01 0. 08、 V 0. 05 0. 15,P < 0. OUS < 0. 01，余量為 Fe。本發(fā)明含V熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的制備方法分為兩種，第一種方法按以下步驟進(jìn) 行1、將鋼按成分質(zhì)量百分比為C 0. 15 0. 30、Si 1. 0 2. 0、Mn 1. 0 2. 0、Al<0. 05、Nb 0. 01 0. 08、V 0. 05 0. 15、P < 0. 01、S < 0. 01，余量為 Fe，煉成鋼錠。鋼 錠加熱到1150 士 10°C，鍛造成鋼坯。2、采用加熱爐的方式，將鋼在室溫下放入加熱爐中，隨爐加熱到1220 士 10°C后。保 溫1小時(shí)。保溫結(jié)束后取出鋼坯，采用軋機(jī)進(jìn)行粗軋和精軋，開軋溫度為1140 1160°C，粗 軋4個(gè)道次，總變形量為90.4%，軋制溫度在980 1150°C之間。精軋兩個(gè)道次，軋制溫度 在870 980°C之間，精軋總變形量為9. 6%。終軋溫度在790 850°C，最終獲得軋件。3、精軋結(jié)束后先以30°C /s的冷速水冷至710 760°C，后在740°C的保溫爐中保 溫3分鐘，再空冷至670 690°C，隨后以60°C /s的冷速水冷至400 450°C，最后模擬卷 取。第二種方法按以下步驟進(jìn)行 1、將鋼按成分質(zhì)量百分比為C 0. 15 0. 30、Si 1. 0 2. 0、Mn 1. 0 2. 0、Al
<0. 05、Nb 0. 01 0. 08、V 0. 05 0. 15、P < 0. 01、S < 0. 01，余量為 Fe，煉成鋼錠。鋼 錠加熱到1150 士 10°C，鍛造成鋼坯。2、采用加熱爐的方式，將鋼在室溫下放入加熱爐中，隨爐加熱到1150 士 10°C后。保 溫1小時(shí)。保溫結(jié)束后取出鋼坯，采用軋機(jī)進(jìn)行粗軋和精軋，開軋溫度為1030 1060°C，粗 軋4個(gè)道次，總變形量為90.4%，軋制溫度在850 1050°C之間。精軋兩個(gè)道次，精軋第一 道次軋制溫度在830 850°C之間，精軋第一道次變形量為5. 75%。精軋第二道次軋制溫 度在740 760°C之間，精軋第二道次變形量為3. 85%最終獲得軋件，后以50°C /s的冷速 水冷至400 450°C，后模擬卷取。C:TRIP鋼所有的合金元素中，C對(duì)殘余奧氏體穩(wěn)定性的影響最大，并決定著TRIP 鋼的性能。C是一種奧氏體穩(wěn)定化元素，能擴(kuò)大Y相區(qū)，在較寬的溫度范圍內(nèi)促進(jìn)奧氏體的 生成，Y相區(qū)的擴(kuò)大，可增加固溶時(shí)奧氏體中的C含量。Si =Si是非碳化物形成元素，以置換固溶的形式存在。Si是一種鐵素體形成元素， 能提高鋼的Ae3溫度，每增加1 %的Si，Ae3溫度升高約60°C。在TRIP鋼中，Si的重要作用， 主要體現(xiàn)在對(duì)碳化物形核，相變驅(qū)動(dòng)力在鐵素體、奧氏體及滲碳體中的活度系數(shù)等方面。Si 能顯著阻礙滲碳體出，主要是硅不溶于滲碳體，必須從滲碳體/鐵素體界面擴(kuò)散出來(lái)，導(dǎo)致 處Si的濃度逐漸增加，C的活性相應(yīng)增加，流動(dòng)性降低，滲碳體核心的長(zhǎng)大因此受到抑制。 另外，Si還是一種較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化元素，可顯著提高TRIP鋼中鐵素體的強(qiáng)度。Mn 錳起奧氏體的穩(wěn)定劑的作用，因而能夠降低殘余奧氏體的Ms溫度。Mn能降低 滲碳體的開始析出溫度，降低C在鐵素體和奧氏體中的活度系數(shù)，增大C在鐵素體中的溶 解。在TRIP鋼中，Mn的含量一般在-2%之間，其可增加奧氏體的穩(wěn)定性，提高組織中 殘余奧氏體的體積分?jǐn)?shù)。Nb 作為一種奧氏體穩(wěn)定化元素，能細(xì)化奧氏體晶粒，促進(jìn)NbCN粒子的析出，而析 出的NbCN將減少Nb在奧氏體中的固溶量，降低奧氏體的穩(wěn)定性。因此對(duì)于含Nb的TRIP 鋼，可能存在一個(gè)最佳的奧氏體晶粒尺寸，在此條件下可以得到較好的性能。V:—般用來(lái)抑制TRIP鋼中的相變行為，TRIP鋼中添加V后，可顯著細(xì)化TRIP鋼 組織。并有析出強(qiáng)化的作用。本發(fā)明方法通過(guò)添加Nb、V合金元素，使鋼的抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到SOOMPa級(jí)，而延伸 率大于28%，強(qiáng)塑積大于22000MPa%。


圖1為本發(fā)明材料軋制工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式將此種成分的鋼冶煉成鋼錠，其成分百分比為=C 0. 15 0. 30、Si 1. 0 2. 0、Μη 1. 0 2· 0、A1 < 0. 05,Nb 0. 01 0. 08,V 0. 05 0. 15,P < 0. OUS < 0. 01，余量為 Fe。第一種實(shí)施方式為(1)將此鋼錠加熱到1150士 10°C，保溫1.5小時(shí)后鍛造成鋼坯。 (2)將鋼坯加熱到1220士 10°C保溫1小時(shí)，保溫結(jié)束后用軋機(jī)進(jìn)行粗軋與精軋，開軋溫度為 1140 1160°C，粗軋4個(gè)道次，總變形量為90. 4%，軋制溫度在980 1150°C之間。精軋兩 個(gè)道次，軋制溫度在870 980°C之間，精軋總變形量為9. 6%。終軋溫度在790 850°C， 最終獲得軋件。(3)精軋結(jié)束后先以30°C /s的冷速水冷至710 760°C，后在740°C的保 溫爐中保溫3分鐘，再空冷至670 690°C，隨后以50°C /s的冷速水冷至400 450°C，最 后模擬卷取。第二種實(shí)施方式為(1)將鋼坯加熱到1150士 10°C保溫1小時(shí)，(2)保溫結(jié)束后用 軋機(jī)進(jìn)行粗軋與精軋，開軋溫度為1030 1060°C，粗軋4個(gè)道次，總變形量為90. 4%，軋制 溫度在850 1050°C之間。精軋兩個(gè)道次，精軋第一道次軋制溫度在830 850°C之間，精 軋第一道次變形量為5. 75%。精軋第二道次軋制溫度在730 760°C之間，精軋第二道次 變形量為3. 85%最終獲得軋件。(3)隨后以不低于50°C /s的冷速水冷至400 450°C，后 模擬卷取。表1為化學(xué)成分，表2為第一種工藝參數(shù)表，表3為第二種工藝參數(shù)表，表4為第 一種工藝下鋼力學(xué)性能，表5為第二種工藝下鋼力學(xué)性能，圖1為軋后冷卻工藝示意圖。表1化學(xué)成分(wt% )
~~CSiMnAlNb Γ~ν Γ^|~~S
0.20 Γδ Γθ< 0.05 0.05 007 < 0. 01 < 0. 01
0.25 1Λ8 1727 < 0.05 0.03 θ7 < 0.01 < 0.01表2第一種工藝參數(shù)表
第一段水第一段水冷第二段水
實(shí)施例 加熱溫度 終軋溫度空冷后溫度成品板厚
冷后溫度后保溫溫度冷后溫度
112207907157406754403.8
212208007557406844203.6
312208307607406804004
412208207277406704253.5
表3第二種工藝參數(shù)表
權(quán)利要求
一種含V熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的制備方法，其特征在于C 0.15～0.30、Si 1.0～2.0、Mn 1.0～2.0、Al＜0.05、Nb 0.01～0.08、V 0.05～0.15、P＜0.01、S＜0.01，余量為Fe；制備方法分兩種方法一(1)將此種成分的鋼冶煉成鋼錠鋼錠加熱到1150±10℃，保溫1.5小時(shí)后鍛造成鋼坯；(2)將鋼坯加熱到1220±10℃保溫1小時(shí)，保溫結(jié)束后用軋機(jī)進(jìn)行粗軋與精軋，開軋溫度為1140～1160℃，粗軋4個(gè)道次，總變形量為90.4％，軋制溫度在980～1150℃之間；精軋兩個(gè)道次，軋制溫度在870～980℃之間，精軋總變形量為9.6％；終軋溫度在790～850℃，最終獲得軋件；(3)先以不低于30℃/s的冷速水冷至710～760℃，后在740℃的保溫爐中保溫3分鐘，再空冷至670～690℃，隨后以50℃/s的冷速水冷至400～450℃，最后模擬卷?。环椒ǘ?1)將此種成分的鋼冶煉成鋼錠加熱到1150±10℃，保溫1.5小時(shí)后鍛造成鋼坯；(2)將鋼坯加熱到1150±10℃保溫1小時(shí)，保溫結(jié)束后用軋機(jī)進(jìn)行粗軋與精軋，開軋溫度為1030～1060℃，粗軋4個(gè)道次，總變形量為90.4％，軋制溫度在850～1050℃之間；精軋兩個(gè)道次，精軋第一道次軋制溫度在830～850℃之間，精軋第一道次變形量為5.75％；精軋第二道次軋制溫度在740～760℃之間，精軋第二道次變形量為3.85％最終獲得軋件；(3)隨后以50℃/s的冷速水冷至400～450℃，后模擬卷取。
全文摘要
一種含V熱軋相變誘發(fā)塑性鋼的制備方法，屬于鋼鐵材料領(lǐng)域。該鋼的成分質(zhì)量百分比為C 0.15～0.30、Si 1.0～2.0、Mn 1.0～2.0、Al＜0.05、Nb 0.01～0.08、V 0.05～0.15、P＜0.01、S＜0.01，余量為Fe。將此種成分的鋼冶煉成鋼錠，加熱到1150±10℃，鍛造成鋼坯。一是將鋼坯加熱到1220±10℃保溫1小時(shí)后，進(jìn)行粗軋和精軋，精軋后先以30℃/s的冷速水冷至710～760℃，后在740℃的保溫爐中保溫3分鐘，再空冷到至670～690℃，隨后以約50℃/s的冷速水冷至400～450℃，最后模擬卷取。二是將鋼坯加熱到1150±10℃保溫1小時(shí)后，進(jìn)行粗軋和精軋，最后一道次的軋制溫度在740～760℃，隨后以約50℃/s的冷速水冷至400～450℃，最后模擬卷取。用這兩種方法制備的含V相變誘發(fā)塑性鋼強(qiáng)度高塑性好。
文檔編號(hào)C21D8/02GK101942601SQ201010283939
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者唐荻, 張明明, 趙征志, 趙愛民, 高緒濤 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)