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具有高强塑积TWIP 钢及其制备方法

阅读：689发布：2020-05-13

专利汇可以提供具有高强塑积TWIP 钢及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种具有高强塑积TWIP 钢，其特征在于化学成分按重量百分比计为：C：0.8％～1.2％，Si：0.1％～0.5％，Mn：14％～22％，P：≤0.02％，S:≤0.03％，Al：4.0％～6.0％，Ce：0.06％～0.2％，Bi：0.05％～0.4％余量为Fe和不可避免的杂质，抗拉强度大于900MPa，延伸率大于50％，强塑积大于50GPa％。，下面是具有高强塑积TWIP 钢及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有高强塑积TWIP 钢，其特征在于化学成分按重量百分比计为：C：0.8％～
1.2％，Si：0.1％～0.5％，Mn：14％～22％，P：≤0.02％，S:≤0.03％，Al：4.0％～6.0％，Ce：
0.06％～0.2％，Bi：0.05％～0.4％，余量为Fe和不可避免的杂质，抗拉强度大于900MPa，延伸率大于50％，强塑积大于50GPa％。
2.一种权利要求1所述的具有高强塑积 TWIP钢的制备方法，包括转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗冷轧、连续退火，其特征在于：所述转炉冶炼为钢水温度在1530℃～1650℃之间；所述连铸采用ASP中薄板坯连铸连轧，浇铸温度在1350～1500℃，连铸坯厚度在120～180mm之间；所述热连轧为铸坯入炉温度在400～700℃之间，加热温度在1100～1250℃之间，开轧温度在1000～1150℃之间，终轧温度在850℃以上，卷曲温度在300～700℃之间，热轧卷板厚度在2～6mm之间；所述酸洗冷轧为冷轧前TWIP钢卷通过酸液去除表面的氧化铁片，进行冷轧，冷轧压下率为30％～80％；所述连续退火为退火温度在700～900℃之间，退火时间在2～15min之间，冷却速率大于20℃/s。

说明书全文

具有高强塑积TWIP钢及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于汽车用钢制造领域，涉及一种强塑积大于50GPa％的高强塑积 TWIP钢板及其制造方法。

背景技术

[0002] 当前，汽车工业的发展趋势是节能、减重、环保和提高安全性，高强汽车用钢的使用能够满足汽车工业的减重和提高安全性的需要。然而，传统汽车用钢的成形性能随着强度的提高而下降，这一点将严重限制了高强汽车用钢的应用。新一代汽车用钢TWIP钢，以其高强度、高伸长率、高强塑积的特点吸引了各大钢铁公司和汽车厂家的关注。

[0003] CN 102011052 A公开了一种孪晶诱导塑性钢板的制备方法，其不足之处在于C含量过低、Mn含量过高，导致合金成本高；采用铸轧工艺，在工业生产过程中易发生断带事故。

[0004] CN 101956134 A公开了一种高强度、高塑性含铜高碳TWIP钢及其制备工艺，其不足之处在于Cu含量过高，在热轧过程中易发生开裂；采用电炉冶炼和模铸生产方式，生产成本高。

[0005] CN 101649412A公开了一种具有优良力学性能的高锰钢及其制备方法，其不足之处在于钢中没有添加Si、Al等脱氧元素，易导致钢中氧含量超标，降低钢板质量。

[0006] US 2010/0012233 A1公开了一种超高强度TWIP钢板及其制备方法，不足之处在于C含量过低，为了保证TWIP效应，必然导致Mn含量过高，导致钢板成本过高。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的缺陷，提供一种具有高强塑积TWIP钢及其制备方法。

[0008] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

[0009] 一种具有高强塑积TWIP钢，其特征在于化学成分按重量百分比计为：C：0.8％～1.2％，Si：0.1％～0.5％，Mn：14％～22％，P：≤0.02％，S:≤0.03％，Al：4.0％～6.0％，Ce：
0.06％～0.2％，Bi：0.05％～0.4％余量为Fe和不可避免的杂质。

[0010] 本发明合金设计的理由如下：

[0011] C：C元素是钢中成本最低、稳定效果最好的奥氏体稳定元素，同时具有良好的固溶强化效果。C元素含量过低，会降低钢的强度和奥氏体的稳定性；C元素含量过高，容易在晶界处析出渗碳体，降低钢的性能。因此，C元素含量的范围为0.8％～1.2％。

[0012] Mn：Mn元素是钢中的奥氏体稳定元素。Mn元素含量过低，会导致钢板发生马氏体相变，降低钢板的塑性；Mn元素含量过高，会导致钢板成本上升，伸长率下降。因此，Mn元素含量的范围为14％～22％。

[0013] Si：Si元素能够强烈的降低奥氏体的层错能，同时起到固溶强化的作用。Si元素含量过低，起不到降低层错能的作用；Si元素含量过高，会降低钢板的表面质量。

[0014] Al：Al元素可以有效的提高钢板的层错能，抑制马氏体相变。Al元素含量过低，起不到抑制马氏体相变的作用；Al元素含量过高，会导致连铸生产困难。

[0015] Ce：Ce元素作用是起到细化晶粒，使硫化物球化和清洁晶界，提高钢板性能的作用。

[0016] Bi：Bi元素在钢中主要分布在晶界和晶粒内部，起到提高钢板强度，减小碳、氧等元素在钢板晶界上的扩散速率，减少脱碳和氧化现象，提高钢板表面质量和力学性能。

[0017] P：P元素是钢中的有害元素，其含量越低越好。

[0018] S：S元素是钢中的有害元素，其含量越低越好。

[0019] 一种具有高强塑积TWIP钢的制备方法，包括转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗冷轧、连续退火，其特征在于：所述转炉冶炼为钢水温度在1530℃～1650℃之间；所述连铸采用ASP中薄板坯连铸连轧，浇铸温度在1350～1500℃，连铸坯厚度在120～180mm之间；所述热连轧为铸坯入炉温度在400～700℃之间，加热温度在1100～1250℃之间，开轧温度在1000～1150℃之间，终轧温度在850℃以上，卷曲温度在300～700℃之间，热轧卷板厚度在2～6mm之间；所述酸洗冷轧为冷轧前TWIP钢卷通过酸液去除表面的氧化铁片，进行冷轧，冷轧压下率为30％～80％；所述连续退火为退火温度在700～900℃之间，退火时间在2～15min之间，冷却速率大于20℃/s。

[0020] 通过上述方法可以得到抗拉强度大于900MPa，延伸率大于50％，强塑积大于50GPa％的热轧或冷轧TWIP钢板或钢卷。

[0021] 本发明的钢材原含有最少为0.06％的稀土Ce，稀土Ce可以有效地提高材料的伸长率和抗延迟断裂性能。本发明钢材含有少量的Bi，具有提高钢板表面质量，提高钢板强度和伸长率的作用。本发明采用转炉冶炼、中薄板坯连铸连轧、酸洗冷轧、连续退火的生产工艺，在传统的产线上能够实现TWIP钢的工业化生产，具有成本低，不需要添加新的生产设备，生产工艺稳定的优点。生产的热轧和冷轧TWIP钢卷(或钢板)具有高强度、高伸长率、高强塑积的特点。该钢种适用于制造汽车结构件、安全件、防撞件等以及其它特殊用途的产品。

具体实施方式

[0022] 以下用实施例对本发明进行更详细的描述，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何的限制。

[0023] 实施例1～8，

[0024] 表1中列出了实施例的化学成分，表2列出了实施例的热轧工艺参数，表3列出了实施例冷轧和连退的工艺参数，表4给出了实施例的力学性能。

[0025] 表1实施例的化学成分，wt％

[0026]钢号 C Si Mn P S Al Ce Bi
A1 0.8 0.3 18 0.008 0.01 4.0 0.1 0.08
A2 1.0 0.4 16 0.008 0.01 2.0 0.15 0.12
A3 0.9 0.3 21 0.008 0.01 4.5 0.08 0.18
A4 1.2 0.2 16 0.008 0.01 4.8 0.1 0.22
A5 0.9 0.1 17 0.008 0.01 5.2 0.08 0.17
A6 0.9 0.2 19 0.007 0.006 5.6 0.16 0.28
A7 1.1 0.5 17 0.01 0.013 5.6 0.15 0.24
A8 1.2 0.3 15 0.01 0.015 6.0 0.08 0.32

[0027] 表2实施例的热轧工艺

[0028] 加热温度、℃ 开轧温度、℃ 终轧温度、℃ 卷曲温度、℃
B1 1250 1150 930 700
B2 1250 1130 910 650
B3 1230 1100 890 600
B4 1230 1080 870 550
B5 1200 1050 850 500
B6 1170 1080 890 450
B7 1130 1020 870 400
B8 1100 1000 850 300

[0029] 表3实施例的冷轧工艺

[0030]

[0031] 表4实施例的力学性能

[0032]

[0033]

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