[发明专利]一种高强韧、耐蚀TWIP钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强韧、耐蚀TWIP钢及其制备方法，对冷变形TWIP钢进行表面除油除锈处理，得到表面洁净的TWIP钢；将所述表面洁净的TWIP钢浸入70～85℃的助镀剂溶液中，浸入时间1～2min，然后进行烘干处理，烘干温度为80～140℃；再将烘干后的TWIP钢浸入700～800℃的铝液中进行热浸镀，热浸镀时间为0.5～2min，TWIP钢从所述铝液中的引出速度为1～5m/min，从而得到高强韧、耐蚀TWIP钢。本发明能够同步实现TWIP钢的强韧化热处理以及铝金属耐蚀防护层制备，使TWIP钢具有高强韧、耐蚀等综合性能，极大提高了TWIP钢高性能薄板、丝材等产品的生产效率。

技术领域

本发明涉及TWIP(Twinning-induced plasticity，孪生诱发塑性)钢领域，尤其涉及一种高强韧、耐蚀TWIP钢及其制备方法。

背景技术

孪生诱发塑性(Twinning-induced plasticity，TWIP)钢具有较高的强度(抗拉强度Rm：550～1200MPa)与极高的塑性(延伸率A：60～110％)，强塑积50GPa·％以上，是钢材在强度和延展性等综合性能上的一次重大突破，在航空航天、车辆工程、轨道交通、石油化工等领域具有极其重要的应用价值。

TWIP钢的高强韧特性源于其形变过程中奥氏体晶粒内孪晶的形成。应变诱发大量形变孪晶，不断分割细化晶粒，阻碍位错滑移，引起动态Hall-Petch效应，这不仅提高了材料强度，同时也促使应变向其它较低区域转移，继而发生均匀、无颈缩延伸，表现出极高的塑性，即所谓的TWIP效应。因此，TWIP钢具有突出的冷变形能力。Cornette等通过对Fe-22Mn-0.6C TWIP钢进行复杂形状试件的冲压成形工艺研究，发现TWIP钢冷变形加工性能超过其它等效强度高强钢。Chung等研究了18Mn-0.5C-1.5Al的TWIP940的成形性能，采用刚性凸模胀形实验获得了材料的成形极限曲线，结果表明与600MPa强度级别的双相钢DP600相比，TWIP940表现出更好的冷成形性能。

TWIP钢经较大冷变形(如经较大压下量冷轧)处理后，材料屈服强度将大幅提高，但材料塑性也急剧降低，加工硬化能力减弱，组织中产生变形织构并造成材料性能的各向异性。这些问题可以通过冷变形后的退火处理来进行改善。为实现提升TWIP钢韧性的同时，仍保持较高的屈服强度指标，研究人员提出一种低温退火工艺，并对退火温度、保温时间做了严格限制，其中，退火温度一般不高于650℃，以避免材料发生完全再结晶，晶粒长大，致使冷变形带来的高屈服强度消失。如Bouaziz等人对Fe-22Mn-0.6C TWIP钢进行50％冷轧后经625℃退火处理，研究发现，试样发生了回复以及部分再结晶，在未再结晶部分依然保存了形变孪晶组织，材料屈服强度从冷轧态的1600MPa下降到1200MPa，均匀延伸率从2％上升到8％，可见低温退火处理可以在不大幅损失材料屈服强度的前提下获得一定的加工硬化能力。同时，他们还发现不同轧制方向试样的力学性能基本一致，这表明退火处理明显改善了预变形试样力学性能各向异性的缺点。

根据金属学原理，冷变形金属加热时，继回复之后发生再结晶。一般来说，加热温度较低时发生回复，超过一定温度，发生再结晶，而在一定温度等温加热时，也可以通过保温时间设置，调控冷变形回复再结晶过程。现有针对TWIP钢强韧化的处理工艺多选择较低退火温度(≤650℃)、较长保温时间(≥30min)等工艺参数，存在热处理时间长等不足，若适度提升TWIP钢退火温度，缩短保温时间，有望在提高热处理效率的同时达到同等效果。

对此，中科院合肥物质科学研究院利用盐浴热处理炉，在700～800℃范围内，采用短时(0.5～5min)急热急冷淬火方式，研究了该工艺对TWIP钢冷轧薄板力学性能的影响，结果表明，TWIP钢发生了回复以及部分再结晶，再结晶区域为等轴细晶组织，未再结晶部分仍保存了大量形变孪晶组织，TWIP钢强韧化效果明显。