[发明专利]具有TWIP性能的高强度钢带或薄钢板以及通过钢带连铸制备它的方法

说明书

本发明涉及一种由Fe-C-Mn轻质结构钢制备具有TWIP性能的高强度、可冷成形的钢带或薄钢板的方法，以及一种制造部件的方法具有含TWIP性能的高强度钢带或薄钢板。

所谓的“哈德菲尔高锰钢”是一种长期以来已知的钢，其除了含有铁外，还含有作为主要合金化元素的11-14重量％的Mn和1.1-1.4重量％的C。具有如此高锰含量的钢在受到反复冲击或摩擦的影响时显著地具有非常高的抗拉强度和加工硬化性。

另外，具有甚至更高锰含量的奥氏体钢也是已知的，其具有所谓的“TWIP”性能(“TWIP”＝″孪生诱导塑性(Twinning InducedPlasticity″))。由于在机械荷载过程中会出现结构晶粒的孪晶形成，因此当进行机械荷载时，有关钢在低重量和良好强度的同时具有高的延展性。这种孪晶形成直接促进了钢的变形。由于孪晶作用限制了离域的流动性，孪晶作用对于提高机械荷载时钢的流动应力也产生作用。通常伴有孪晶形成的马氏体γ/α相变也可能有助于改善TWIP钢的变形性。

从EP 1,067,203 B1中得知一种由上述类型的Fe-C-Mn合金制备钢带的方法。按照该已知方法，用常规双辊带材浇铸机将钢熔融材料浇铸成1.5mm-10mm厚的薄带材，所述钢熔融材料包含下述组分：0.001-1.6重量％的C，6-30重量％的Mn，最多10重量％的Ni，其中Mn和Ni的总含量为16重量％到30重量％，最多2.5重量％的Si，最多6重量％的Al，最多10重量％的Cr，以及总含量最多为0.2重量％的P、Sn、Sb和As元素，总含量为最多0.5重量％的S、Se和Te元素，总含量为最多3重量％的V、Ti、Nb、Zr和稀土金属(REM)元素，总含量为最多0.5重量％的Mo和W元素，其余为铁和熔炼条件下不可避免的杂质。然后将通过该方法获得的薄带材直接地、或者任选地在随即进行了卷取的中间热轧之后，以10-90％的变形度通过一步或多步冷轧成为冷轧带材，然后对其进行再结晶化退火。

除了使用在技术术语中也称作“两辊”或“双辊”的双辊浇铸机外，也可使用通常缩写为“DSC工艺”的“钢带连铸(Direct StripCasting)”工艺来进行铸造带材的制备。用该方法把要进行浇铸的熔融材料由浇包中注入到分配容器中，通过该分配容器将熔融材料加到连续旋转传送带上。在传送带区域中充分冷却熔融材料，以便使其在到达传送带的末端时被凝固成硬的预制带材。然后，在对预制带材进行热轧之前通常对其进行二次冷却步骤处理，所述热轧同样是在该冷却步骤之后不间断地进行的。可在一个或多个辊机架中进行热轧。热轧之后进行进一步的控制冷却，之后将热轧带材成品卷取成卷。

Renata 等人的短论“高锰TRIP合金的变形和机械性能(DEFORMATION AND MECHANICAL PROPERTIES OF HIGH MANGANESE TRIPALLOYS)”描述了通过DSC工艺由Fe-Mn-Al-Si合金制备钢带的可能性，该短论发表在IDDRG国际深冲压成形研究组2004年度会议的会议录中，2004年5月24-26日，Sindelfingen，Verlag Stahleisen GmbH，2004，ISBN 3-514 00708-X，第261-269页。除了对通过DSC工艺制备TWIP钢的可能性的一般性参考之外，该短论中给出了一种具有TRIP性能的钢，作为由该方法进行浇铸的Fe-Mn-Al-Si-合金的一个具体实例，这种具有TRIP性能的钢除了含有铁和不可避免的杂质外，还含有(以重量百分数)16.2％的Mn、2.36％的Al、2.47％的Si、0.084％的C、0.007％的S和0.0093％的N。

依据其组成，TRIP钢(“TRIP”＝“相变诱导塑性(TransformationInduced Plasticity)”)具有特别高的强度，其延伸率比得上常规双相钢的延伸率，或者具有高的拉伸能力，其强度可比得上常规双相钢的强度。相反，在部件成形过程中和骤加机械荷载下，TRIP钢具有更加均衡的性能组合，并具有最佳的变形行为。

尽管由所述类型的轻质结构钢制备的已知薄钢板的所有变化形式都具有高的强度，但其仍具有特征性缺点。例如，出现宽范围的脆-韧转变温度、性能对温度的严重依赖或更多各向异性变形行为。