[发明专利]一种含铜高强韧高锰钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含铜高强韧高锰钢及其制造方法，尤其是Fe-Mn-C系含铜高锰TWIP钢及其制造方法。 

背景技术

孪晶诱发塑性(twinning induced plasticity，TWIP)钢含锰量高，基体为奥氏体，在塑性变形的过程中表现出较高的延展性和优越的强度特性，主要应用于汽车领域内，包括Fe-Mn-Si-Al系、Fe-Mn-C系、Fe-Mn-Al-C系(典型成分Fe-16Mn-11Al-1.1C)，以及超高碳系(典型成分Fe-8Mn-13Al-7C)等。 

Fe-Mn-Si-Al系TWIP钢，典型成分为：C：＜0.2％，Mn：10％～30％，Si：1％～6％，Al：1％～8％，德国对该体系高锰钢的研究处于领先水平。由于Fe-Mn-Si-Al系高锰钢中Al元素含量较高，在板坯连铸或模铸过程中，Al通常会在凝固时在晶界处发生偏析，形成低熔点金属间化合物(Fe₂Al₅)，导致铸态组织的缺陷，热连轧时易开裂，材料的热塑性很差；另外，Al会将钢水中的SiO₂和MnO还原，增大钢水的粘度，破坏铸坯的表面和内部质量。因此，目前业界认为Fe-Mn-Si-Al系高锰钢的工业大规模制造存在很大困难，多作为科学问题来研究，尚无工程应用推广先例。 

Fe-Mn-C系TWIP钢比其它体系相对容易冶炼，综合机械性能较高，是目前开发的重点。Arcelor(安赛乐)公司与TyhssenKrupp(蒂森克虏伯)公司作为全球汽车用钢的主要供应商，目前已开发出X-IP1000产品，典型成分为：0.6C，23Mn，0.05～1.0Si，0～0.008Al，0.001～0.01N。X-IP1000抗拉强度1162Mpa，屈服强度599Mpa，均匀延伸率达52.8％，并且具有非常优良的深冲性能、成型性能以及耐冲击性能。((法)D Cornette，P Cugy，A Hildenbrand，“汽车安全部  件用超高强Fe-Mn TWIP钢”，《世界钢铁》，2006，(3)：39)。 

由于Fe-Mn-C系高锰钢Mn、C含量非常高，热轧过程中，在隧道炉加热时晶界非常容易氧化，并且钢中κ相碳化物也带来热轧的困难，因此热轧工艺是高锰钢制造的关键技术。TyhssenKrupp公司尝试采用带式薄带连铸试验轧机制造出生产厚度为6mm、宽度300mm的高锰钢热带卷，表面与边部质量良好，(Karl Heinz Spitzer等，“带钢直接铸造生产新钢种的基本工艺技术研究”，《第一届中德(欧)冶金技术研讨会论文集》，212)。 

韩国浦项制铁对高锰钢薄带连铸技术的研究也处于世界领先水平。专利KR100650559B，KR100650562B公开了高锰钢的薄带连铸技术，并制造出表面质量良好的原形钢带，典型成分为0.35C，25Mn，1.5Al，0.5Si。专利KR20040056300公开的高锰钢成分为：＜1.5C，15～35Mn，0.1～6.0Al。Fe-Mn-C系高锰钢具有高强度(屈服强度599MPa、抗拉强度为1162MPa)和较高的延伸率(52.8％)。围绕高锰钢薄带连铸技术，专利KR20040055925公开了结晶辊的特点；专利KR20040020465、KR20040020464、KR20040020463、KR20060074638阐述了结晶辊处理、浇铸气氛、表面质量控制等技术问题。 

利用废钢进行重新冶炼已经十分普遍，废钢中通常含有Cu元素，一般被认为钢中的有害元素而加以控制，但是对于高锰钢而言，Cu作为奥氏体稳定元素，在奥氏体中有较高的固溶度。特别的是，薄板坯连铸连轧、薄带连铸流程的快速凝固特征使Cu元素在高锰钢中的使用存在较大的空间。目前，对于含Cu的Fe-Mn-C系高锰钢的热处理工艺技术，还没有相关的专利与报道。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铜高强韧高锰钢，该种钢强韧性高，易于成型，此外该钢种在不同的温度区间退火，可以在抗拉强度变化不大的情况下，屈服强度和延伸率在较大的范围内变化，从而满足用户特定的需求。 

本发明是这样实现的：一种含铜高强韧高锰钢，其成分按重量百  分比计为：Mn：15％～25％、Cu：0.10％～1.5％、C：0.3％～1.0％、Si：0.04％～0.8％、Al：0.002％～0.8％，余量为Fe和不可避免的杂质。