[发明专利]一种高强高韧的稀土温轧低碳低锰TRIP钢及其制备方法

说明书

一种高强高韧的稀土温轧低碳低锰TRIP钢及其制备方法，属于高强度钢技术领域，利用传统的真空感应熔炼技术，获得含有稀土元素且成分均匀的铸锭；再结合控制轧制工艺及贝氏体等温处理，通过控制添加稀土含量、轧制温度、轧制变形量、退火温度、退火时间和贝氏体化温度及时间等综合因素，以此调控TRIP钢晶粒尺寸以及相变行为，使低碳低锰TRIP钢获得优异的综合力学性能以及良好的强度和塑韧性匹配，同时也确定了最佳的TRIP钢稀土添加含量范围。并且该稀土温轧低碳低锰TRIP钢中的合金元素含量相对较少，工艺简单，大大节约了生产成本，同时也满足了汽车轻量化的需求。

技术领域

本发明属于高强度钢技术领域，具体涉及一种高强高韧的稀土温轧低碳低锰TRIP钢及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的迅速增长，促进了汽车行业的繁荣发展。但是伴随着汽车发展的同时，产生了诸多问题，如能耗、环保和安全性等。近年来，应汽车行业的发展需求，汽车轻量化的概念应运而生，即在保证汽车机械性能和安全性的基础上，实现节能、减排、减重、降本等，成为未来开发新型汽车用钢的着力点。钢铁材料是汽车制造业的基础材料，而高强钢是目前实现汽车轻量化最经济、最可观的材料。

面对日趋激烈的材料行业竞争，钢铁工业不断开拓进取，先进高强度钢的强度级别不断提高。受环境和能源问题以及汽车轻量化理念的强烈冲击，很多国家率先出发，着眼于改进生产技术路线，进一步提升高强度钢的性能成为大势所趋。但满足汽车轻量化的要求的同时，势必会带来一些力学性能上的损失。因此，有必要开发一种新的方法进行补足。稀土被称为“新材料之母”，可改善钢、铝等传统材料的性能，起到点石成金的作用。面对开发性能更优异的汽车用钢的紧急形势以及国家的稀土战略，发挥稀土元素的资源优势意义重大。

向钢中加入微量的稀土元素可与钢中的O、S元素形成非金属夹杂物，作为钉扎晶界的弥散体，可通过细化晶粒来改善力学性能。此外，由于稀土原子半径较大，会引起较大的晶格畸变，从而起到固溶强化的效果。采用温轧的轧制方法，即在临界区发生变形，可增加残余奥氏体中的碳含量、细化奥氏体晶粒、增加位错密度以及在更自由的颗粒和更少的层间针状组织中产生残余奥氏体来增加残余奥氏体的稳定性。再加以贝氏体等温热处理以产生部分贝氏体，进一步优化低碳低锰成分TRIP钢的组织及力学性能。通过采取固溶强化、细晶强化等强化手段以及改进轧制工艺和热处理制度等处理方法可以有效实现汽车钢板材料优异的组织和力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强高韧的稀土温轧低碳低锰TRIP钢材料及其制备方法。在满足轻量化的前提之下，降低碳、锰元素含量，通过合理的成分设计及工艺控制，充分发挥稀土元素所带来的固溶强化、细晶强化等强韧化，加以温轧工艺所带来的细化晶粒、提高残余奥氏体稳定性等效果以及贝氏体等温处理获得一定体积分数的贝氏体相，使所制备的低碳低锰TRIP钢具有高强度和高塑韧性的良好匹配。

一种高强高韧的稀土温轧低碳低锰TRIP钢，其化学组成按重量百分比为：C 0.18～0.21％，Mn 1.69～1.83％，Si 0.23～0.41％，Al 1.44～1.65％，Mo 0.02～0.04％，Cu≤0.01％，Ni≤0.01％，Ti≤0.01％，N≤0.01％，Ce 0.03～0.5％，余量为Fe元素和不可避免的杂质；

所述高强高韧的稀土温轧低碳低锰TRIP钢，其微观组织由铁素体、贝氏体和残余奥氏体组成，各相体积分数占比依次为36±1％、45±1％和20±1％；其室温条件下的屈服强度为558±50MPa，抗拉强度为820±60MPa，延伸率为46±4％。

所述高强高韧的稀土温轧低碳低锰TRIP钢的制备方法，按照以下步骤进行：

步骤1：按照高强高韧的稀土温轧低碳低锰TRIP钢化学组分及各组分重量百分比，称量原料，进行冶炼，浇铸，得到铸锭；

步骤2：将铸锭加热至1200±20℃保温2～4h进行均匀化处理后，以1200±20℃的起始温度开始轧制，终轧温度控制在850±50℃，将所得的热轧板空冷至室温；