[发明专利]一种Cu-Al合金化高强中锰钢热轧板及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Cu‑Al合金化高强中锰钢热轧板及其制备方法，涉及中锰钢技术领域。本发明所述中锰钢热轧板以钢锭为原料，经熔炼、锻造、热轧、轧后热处理等步骤，制得成品Cu‑Al合金化中锰钢热轧板。本发明通过向合金中引入Cu、Al元素，使中锰钢兼备了适宜的奥氏体含量和良好的稳定性，使其在变形过程中能够充足协调的发生TRIP效应，使产品具有优异的力学性能。本发明的Cu‑Al合金化中锰钢热轧板抗拉强度可达866‑1061MPa，延伸率为35.2％‑47.1％，强塑积在35‑40GPa％，在不显著提高生产成本的前提下，有效地提高了中锰钢的力学性能，促进中锰钢工业化生产和应用。

技术领域

本发明涉及中锰钢技术领域，尤其涉及一种Cu-Al合金化高强中锰钢热轧板及其制备方法。

背景技术

中锰钢(锰质量分数为3％-12％)作为第三代先进汽车高强钢，因其优异的强塑积(20-70GPa％)、轻量化和低成本等特点，具有非常广阔的应用前景。中锰钢中奥氏体含量是保证相变诱导塑性(TRIP)效应发生的主要因素，通过变形诱导马氏体相变使局部强度提高，使得变形向未发生马氏体相变区域转移，推迟颈缩，从而得到优异力学性能。此外，奥氏体稳定性对于中锰钢力学性能提升极为重要，若奥氏体稳定性太差，大量奥氏体在变形初期发生马氏体相变，剩余奥氏体无法保证有效的TRIP效应发生以维持整个塑性变形阶段，从而导致过早的断裂。因此，制备奥氏体含量及稳定性兼具的中锰钢是当今中锰钢工业应用主流发展趋势。

近年来，国内外学者一般通过在中锰钢中添加微合金元素的方式调节奥氏体含量及稳定性。如中锰钢中铝的加入可以使得钢的密度降低大幅减重；可以显著扩大奥氏体+铁素体两相区范围，缩短工业退火时间，节约成本；同时铝作为铁素体形成元素，一定程度上抑制退火过程中过量奥氏体形成，促进奥氏体中锰含量的富集从而提高奥氏体稳定性；此外，铝不溶于渗碳体，抑制渗碳体析出，促进碳在奥氏体中富集，提高奥氏体稳定性；最后，铝可以促进退火过程中再结晶的发生从而细化晶粒。铜本身作为一种奥氏体稳定元素，固溶在奥氏体中的铜就可以显著提高奥氏体含量及稳定性。析出的富铜纳米粒子可以作为第二相进一步起到析出强化作用，不同于中锰钢中传统的碳化铌、碳化钒等析出强化粒子，消耗固溶在奥氏体中的C原子，而削弱奥氏体含量及稳定性。但现有技术中未有关于Cu-Al复合添加以调整中锰钢中奥氏体含量及稳定性，制备高强中锰钢的报道。综上所述，如何在普通热轧中锰钢研发基础上，不显著提高生产成本的前提下，通过复合添加Cu-Al微合金元素和调整相应热处理工艺，制备出一种奥氏体含量及稳定性兼具的新型中锰钢具有很大的实际意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明在中锰钢的设计理念基础上，通过复合添加Cu-Al合金元素对中锰钢奥氏体逆转变影响，合理的成分控制以及优化热处理工艺，开发出了一种性能优异的高强韧汽车钢板，满足不同汽车零件使用指标，所述Cu-Al合金化中锰钢热轧板的制备方法，包括以下步骤：

(1)熔炼：将钢锭进行真空熔炼浇铸得到炮弹状钢锭；

(2)锻造：将步骤(1)得到的钢锭加热至1200℃-1250℃，保温2-3h，锻造成横截面100mm×30mm的板坯，随后空冷至室温；

(3)热轧：将步骤(2)得到的板坯加热至1200℃-1250℃，保温2-3h，开轧温度为1150℃-1250℃，终轧温度≥900℃，经过轧制得到厚度为4±0.5mm的薄板，随后空冷至室温；

(4)轧后热处理：将步骤(3)得到的薄板进行900℃奥氏体化淬火，保温0-30min，随后水冷至室温，将水淬后热轧板进行临界退火，随后水冷至室温，得到成品Cu-Al合金化中锰钢热轧板。

进一步地，所述步骤(1)中，钢锭中各元素的质量百分比如下：C：0.15-0.18％，Mn：10.0-10.32％，Al：1.9-2.1％，Cu：1.8-2.2％，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，所述步骤(2)中钢锭加热温度为1200℃，保温时间为2h。