[发明专利]一种具有多形貌多尺度奥氏体组织的高强塑积冷轧中锰TRIP钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有多形貌多尺度奥氏体组织的高强塑积冷轧中锰TRIP钢的制备方法，包括：S1:冶炼及锻造：熔炼得到成分为C：0.15‑0.20％、Mn:7‑9％、Al:1.0‑1.8％、Ce:0.03‑0.08％、P0.008％、S0.008％，余量为Fe及杂质的钢锭；加热至1200℃保温1.5‑3h后锻造成30‑40mm的钢坯，终锻温度不低于850℃，锻后空冷；S2:热轧：将钢坯加热1200～1250℃保温1.5‑2.5h后经多道次轧制成钢板，空冷；S3:两相区退火：将钢板在660‑690℃退火40～70min后空冷，并酸洗；S4:小变形量冷轧：对钢板冷轧，总压下量控制在40‑55％；S5:退火及低温回火：将钢板加热至660‑690℃保温6‑12min退火，后空冷，再于180‑230℃回火15‑25min。本发明制备的冷轧中锰TRIP钢抗拉强度大于1250MPa，屈服强度920‑1060MPa，强塑积65GPa·％，接近或优于第二代TWIP钢。

技术领域

本发明涉及高强塑积冷轧中锰TRIP钢技术领域，尤其是一种具有多形貌多尺度奥氏体组织的高强塑积冷轧中锰TRIP钢的制备工艺。

背景技术

随着汽车工业对安全性、节能和环保要求的不断提高，具有高撞击能量吸收能力(即高强度、高塑性，也被称为“高强塑积”)的材料已成为汽车用钢必然趋势。在第一代汽车用钢的基础上人们开发了第二代汽车用TWIP钢，其强塑积可高达65GPa·％，然而TWIP钢的合金成分一般大于20wt％以上，且其抗拉强度很少能超过1000MPa等级，此外，由于TWIP钢使用大量的合金元素导致其铸造等工艺性能较差，从而限制其应用。中锰TRIP钢的合金元素添加量接近第一代汽车用钢而强塑积有望达到TWIP钢的水平成为第三代汽车用钢典型代表，近年来被国内外汽车界和学者们广泛关注。目前从文献调研来看，中锰TRIP钢强塑积主要介于25-45GPa·％，距TWIP钢的高强塑积水平(最高达65GPa·％)仍有较大差距。因此，有些学者在中锰钢中增加碳或铝含量，在较大范围内起到了提高中锰TRIP钢强塑积的作用。然而，过高的碳含量会对钢板的焊接性能不利；而过高的铝含量将使中锰钢在浇注过程中容易堵塞水口，不利于连铸生产，且其整体添加的合金元素含量较高，无形中提高了成本。因此，如何添加较少合金元素而制备出强塑积大于50GPa·％中锰TRIP钢成为当今该领域科研人员追求的目标。

卢柯院士最新研究成果表明材料具有多尺度、非均匀、多层次耦合的微观组织结构，可以有效解决金属材料强度与塑性倒置关系这一难题。即通过一定技术或手段制备出具有梯度结构材料使材料在时间和空间上发挥其效用，能够更有效抵御材料的时效，并成功应用于纯铜等材料上。利用此理念制备多尺度多形貌的奥氏体组织，使其具有梯度稳定性并在形变过程中逐步有效发挥相变增塑效应的中锰TRIP钢目前仍是空白。

由此可见，虽然中锰TRIP钢具备一定的高强度与较好的塑性，然而，其强塑积与第二代汽车钢板仍有较大差距，严重阻碍了汽车进一步轻量化的进程。而如何在碳、铝含量不高的情况下，进一步提高中锰TRIP钢的强度和塑性，使其达到甚至优于TWIP钢水平，是当今该领域科研人员所亟待解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种具有多形貌多尺度奥氏体组织的高强塑积冷轧中锰TRIP钢的制备方法，通过添加微合金元素、并结合特定的冷轧工艺，使制备的中锰TRIP钢中微观组织具有不同形貌、不同尺寸(由不同尺寸级配的晶粒组成)的奥氏体存在，使材料具有一定的奥氏体梯度稳定性，在C、Al含量均较低的情况下表现出高强度和高塑性，为第三代汽车用钢开发提供技术方案。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种具有多形貌多尺度奥氏体组织的高强塑积冷轧中锰TRIP钢的制备方法，包括以下步骤：