[发明专利]一种高强度薄钢板的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种高强度薄钢板的制备方法。

背景技术

高锰钢研究与使用的历史悠久，具有良好的加工硬化性能，因而广泛用于制造抗冲击磨损的工件，近年高锰钢在理论研究和实际应用方面日益受到重视。高锰钢在变形过程中因稳定奥氏体相中形成应变诱导孪晶而获得良好的塑性，但实践中发现只有冲击大、应力高、磨料硬的情况下，高锰钢的高耐磨性才能得到体现，且常规的高锰钢屈服强度低，初次使用时容易变形，并造成较大的磨损，在寒冷地区使用经常发生高锰钢部件脆性断裂现象。如何提高高锰钢的屈服强度和塑性，降低使用时的变形量继而提高其抗冲击性和耐磨性，以适应汽车工业的发展是目前研究的重点之一。

在工程应用上，为了强化材料采用细化晶粒法，利用大量存在的晶界在限制或钉轧位错运动来提高材料的强度，大多数金属材料的屈服强度和硬度值随晶粒尺寸的减小表现出增加的趋势，很好地遵从 Hall-Petch关系。代永娟等人采用真空熔炼并结合轧制技术所制备的Fe-25Mn-2.89Si-3.02Al-0.015C钢，晶粒内部的孪晶亚结构宽度在300nm以上，密度较小，其屈服强度及抗拉强度较低。包卫平等人采用真空感应炉氩气保护熔炼方法所制备的Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP钢，屈服强度及抗拉强度较低，对高强度及高耐磨性能要求较高的应用领域还不能满足要求。法国Bouaziz等人通过真空熔炼方法制备的Fe-22Mn-0.6C钢在变形后微观结构中存在高密度的孪晶，抗拉强度可达到1500 MPa，但是屈服强度比较低，仅为300 MPa。

发明内容

针对现有高锰钢材料存在的综合性能上的不足，本申请提供一种高强度薄钢板的制备方法。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将金属铁、金属锰、金属铝和金属硅在保护气体条件下冶炼，然后浇注成铸锭，铸锭的成分按重量百分比含Mn 17~19%，Si 4~5%，Al 1~2%，C 0.07~0.09%，余量为Fe；

2、将铸锭加热至1150±10℃保温1~3h，再在1050~1150℃进行粗轧，压下量为40~60%；然后在820~950℃进行精轧，粗轧和精轧的总压下量为78~83%，获得热轧板；

3、将热轧板以10~20℃/s的速度冷却至640±10℃，保温1~2h，水冷至常温，然后进行冷轧，冷轧变形量为30~55%，获得冷轧板；

4、将冷轧板在500±10℃条件下保温1~5h，再随炉冷却至常温，获得高强度薄钢板。

上述的高强度薄钢板的抗拉强度为1500~1930MPa，屈服强度为1200~1650MPa，拉伸率为10~22%。

上述的高强度薄钢板的微观结构由等轴的晶粒组成，晶粒的粒径在10~25μm，晶粒中的孪晶占晶粒总面积的35-60%，孪晶的宽度为60~100nm。

本发明通过熔炼、连续轧制并结合快速冷却技术，设定合理的工艺过程和工艺参数制备出具有超细晶结构的钢材料，具有非常高的屈服强度，远高于用传统方法制备的相似晶粒尺寸的钢样品的屈服强度；产品具有非常高的抗拉强度、良好的塑性及优越的耐磨耐蚀性能；只需对现有的工艺条件进行简单改进，控制热处理及冷却等参数即可获得这种高强度微晶体薄钢板材料。

具体实施方式

本发明实施例中的高强度薄钢板的抗拉强度为1500~1930MPa，屈服强度为1200~1650MPa，拉伸率为10~22%。。

本发明实施例中的高强度薄钢板的微观结构由等轴的晶粒组成，晶粒的粒径在10~25μm，晶粒中的孪晶占晶粒总面积的35-60%，孪晶的宽度为60~100nm。

实施例1

将金属铁、金属锰、金属铝和金属硅在保护气体条件下冶炼，然后浇注成铸锭，铸锭的成分按重量百分比含Mn 17%，Si 5%，Al 1%，C 0.09%，余量为Fe；

将铸锭加热至1150±10℃保温3h，再在1050℃进行粗轧，压下量为40%；然后在820℃进行精轧，粗轧和精轧的总压下量为78%，获得热轧板；

将热轧板以10℃/s的速度冷却至640±10℃，保温2h，水冷至常温，然后进行冷轧，冷轧变形量为55%，获得冷轧板；

将冷轧板在500±10℃条件下保温5h，再随炉冷却至常温，获得高强度薄钢板。

实施例2

将金属铁、金属锰、金属铝和金属硅在保护气体条件下冶炼，然后浇注成铸锭，铸锭的成分按重量百分比含Mn 18%，Si 4.5%，Al 1.5%，C 0.08%，余量为Fe；