[发明专利]一种强塑积大于50GPa·％的低密度钢的制备方法

说明书

本发明的一种强塑积大于50GPa·％的低密度钢的制备方法，属于低密度钢领域。本发明包括如下步骤：冶炼，将原料放入熔炼炉进行冶炼；铸造，将得到的钢液注入模具，冷却得到低密度钢铸坯；热轧，将得到的低密度钢铸坯加热到1150～1250℃并保温，随后进行至少两次热轧；固溶处理，将得到的低密度钢在温度1000～1100℃下保温，进行淬火处理；冷轧，将得到的低密度钢进行至少两次冷轧；退火处理后冷却，得到低密度钢。本发明通过对合金成分与加工工艺进行调控，得到Fe‑Mn‑Al‑C系低密度钢，该低密度钢的形貌为奥氏体+铁素体+κ碳化物的多相组织，使得低密度钢具有较高强度和良好塑性，且强塑积大于50GPa·％。

技术领域

本发明属于低密度钢领域，更具体地说，涉及一种强塑积大于50GPa·％的低密度钢的制备方法。

背景技术

随着资源、能源和环境问题的日益严峻，人们环保意识的抬头和可持续发展战略的客观要求，汽车轻量化已经成为未来的发展趋势。为实现汽车轻量化可采取的途径主要有两种：一是选择轻质材料，比如低密度铝及铝合金、镁及镁合金、工程塑料或碳纤维复合材料等，主要以铝合金为主；二是使用高强度钢板代替普通钢板，通过降低钢板厚度以实现轻量化，主要包括马氏体钢、CP钢、TRIP钢、TWIP钢、DP钢等。在此基础上，诞生了开发高强度低密度钢的研究思潮，即开发集低密度和高强度于一身的钢板。

目前，已有技术通过向铁素体钢当中添加高含量的C和Mn元素，获取高强度高塑性的低密度钢。但是，这种技术由于铸坯内部合金元素的偏析严重，轧制过程中会出现裂纹，使得低密度钢的性能变差。

经检索，发明创造的名称为：一种汽车用高锰钢及其制造方法(申请号：201310551550.8，申请日：2013.11.08)，该钢的化学成分重量百分比如下：C：0.55～0.64％，Si：0～0.01％，Mn：23.5～24.4％，P：0～0.015％，Nb：0.45～0.54％，Als：0.02～0.06％，S：0～0.01％，N：0～0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。该钢的制造方法中，加热连铸坯的温度控制为1220～1280℃；粗轧的温度控制为1050～1100℃；精轧控制终轧温度为910～950℃；卷取在680～720℃进行；控冷控制连续退火温度为800～850℃。该申请案通过优化钢的成分设计和控制生产工艺，得到了高强度的Fe-Mn-C-Nb系TWIP钢，但是该申请案制得的高锰钢由于Al含量过低，不能很好的抑制应变诱导的ε-马氏体的形成，无法降低形变孪晶的出现倾向，所得的钢材强塑积不高。

此外，发明创造的名称为：一种低密度Fe-Mn-Al-C系冷轧汽车用钢板的制备方法(申请号：201510107144.1，申请日：2015.06.03)，该申请案的汽车用钢板的化学成分为：C、0.65％～0.75％，Mn、14.0％～19.0％，Al、7.0％～10.5％，P<0.003％、S<0.002％，余量为Fe及不可避免杂质。制备工艺步骤包括：冶炼；锻造；钢坯加热到1150～1180℃保温2h后进行多道次热轧变形，开轧温度1050～1100℃，终轧温度850～900℃，累计变形量在80％～90％，卷取温度200～300℃；热轧后钢板进一步固溶处理，950～1050℃保温0.5～1h后水淬处理；接着冷轧变形，累积压缩量为60～80％；之后退火处理，在1000℃保温10～15min后水淬；试验用钢为奥氏体+铁素体双相组织，最终获得具有低密度、高强韧的冷轧双相汽车用钢板。但是其强塑积只有40GPa·％，无法满足市场未来的需求。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中钢材强塑积不高的技术问题，提供一种强塑积大于50GPa·％的低密度钢的制备方法，通过控制热轧的开轧温度为1050～1100℃，以及累计变形量为68～72％，使得低密度钢具有较高强度和良好的塑性，使低密度钢的强塑积大于50GPa·％。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：