首页 / 专利库 / 合金类 / 合金 / / TWIP钢 / 一种950MPa级TWIP钢及其制备方法

一种950MPa级TWIP及其制备方法

阅读:547发布:2020-05-12

专利汇可以提供一种950MPa级TWIP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 涉及一种950MPa级TWIP 钢 及其制备方法,按重量百分数计,本发明 TWIP钢 的化学成分如下:C:0.10-0.70%,Si≤0.10%,Mn:15-20%,Al≤0.05%,P≤0.01%,S≤0.008%,Ti≤0.10%,Nb≤0.05%,B:0.0015-0.0035%,RE≤0.10%,其余是Fe及不可避免杂质,其中,Ti+RE:0.15-0.2%。,下面是一种950MPa级TWIP及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种950MPa级TWIP,其特征在于,按重量百分数计,所述TWIP钢的化学成分如下:
C:0.10-0.70%,Si≤0.10%,Mn:15-20%,Al≤0.05%,P≤0.01%,S≤0.008%,Ti≤
0.10%,Nb≤0.05%,B:0.0015-0.0035%,RE≤0.10%,其余是Fe及不可避免杂质,其中,Ti+RE:0.15-0.2%。
2.根据权利要求1所述的一种950MPa级TWIP钢,其特征在于,按重量百分数计所述TWIP钢的化学成分如下:C:0.20-0.40%,Si:0.02-0.06%,Mn:15-18%,Al≤0.05%,P≤
0.01%,S≤0.008%,Nb≤0.04%,Ti:0.1-0.15%,B:0.002-0.003%,RE:0.05-0.08%,其余是Fe及不可避免杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一种950MPa级TWIP钢,其特征在于,所述TWIP钢微观金相组织为奥氏体和纳米级析出相。
4.根据权利要求1或2所述的一种950MPa级TWIP钢,其特征在于,所述TWIP钢的屈服强度≥470MPa,抗拉强度≥950MPa。
5.根据权利要求1或2所述的一种950MPa级TWIP钢,其特征在于,所述TWIP钢的断后延伸率A80≥45%。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种950MPa级热轧TWIP钢的制备方法,其特征在于,包括:
按所述化学成分调配,将所述钢水通过低温快浇,获得铸坯
加热所述铸坯,获得加热钢坯,所述加热过程中,控速升温至1230-1260℃,并均热保温
1h;
对所述加热钢坯进行热轧,获得热轧板,所述热轧的开轧温度为1120-1170℃,终轧温度为880-930℃;
将所述热轧板通过层流冷却至580-640℃,并于炉内保温1h后,随炉冷却至室温并卷取,获得TWIP钢。
7.根据权利要求6所述的一种950MPa级热轧TWIP钢的制备方法,其特征在于,所述控速升温速率为3-4.5℃/s。
8.根据权利要求6所述的一种950MPa级热轧TWIP钢的制备方法,其特征在于,所述热轧采用二段轧制工艺。
9.根据权利要求6所述的一种950MPa级热轧TWIP钢的制备方法,其特征在于,所述热轧过程中,经过7道次轧制获得厚度为6-8mm的所述热轧板。
10.根据权利要求6所述的一种950MPa级热轧TWIP钢的制备方法,其特征在于,所述冷却速率为10-20℃/s。

说明书全文

一种950MPa级TWIP及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于热轧钢生产技术领域,具体涉及一种950MPa级TWIP钢及其制备方法。

背景技术

[0002] TWIP钢是指具有孪晶诱导塑性效应的钢种,TWIP钢不仅具有极高的强度和延伸率,同时还具有极高的翻边成形性能,更容易制造出复杂形状的零件。由于综合性能非常优秀,因此吸引了汽车行业的广泛关注。
[0003] TWIP钢有效解决了强度与塑性难以兼顾的问题,目前TWIP钢主要以冷轧产品为主,成本较高,且大量Mn元素的添加提高冶炼难度,高Mn造成粗大的柱状晶组织以及高C化物析出造成板坯裂纹等缺陷,恶化焊接性能,从而限制了TWIP钢的市场使用。

发明内容

[0004] 鉴于上述问题,提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的950MPa级TWIP钢及其制备方法。
[0005] 本发明实施例提供一种950MPa级TWIP钢,按重量百分数计,所述TWIP钢的化学成分如下:C:0.10-0.70%,Si≤0.10%,Mn:15-20%,Al≤0.05%,P≤0.01%,S≤0.008%,Ti≤0.10%,Nb≤0.05%,B:0.0015-0.0035%,RE≤0.10%,其余是Fe及不可避免杂质,其中,Ti+RE:0.15-0.2%。
[0006] 进一步的,所述TWIP钢的化学成分如下:C:0.20-0.40%,Si:0.02-0.06%,Mn:15-18%,Al≤0.05%,P≤0.01%,S≤0.008%,Nb≤0.04%,Ti:0.1-0.15%,B:0.002-
0.003%,RE:0.05-0.08%,其余是Fe及不可避免杂质。
[0007] 进一步的,所述TWIP钢微观金相组织为奥氏体和纳米级析出相。
[0008] 进一步的,所述TWIP钢的屈服强度≥470MPa,抗拉强度≥950MPa。
[0009] 进一步的,所述TWIP钢的断后延伸率A80≥45%。
[0010] 基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种950MPa级热轧TWIP钢的制备方法,包括:
[0011] 按所述化学成分调配,将所述钢水通过低温快浇,获得铸坯
[0012] 加热所述铸坯,获得加热钢坯,所述加热过程中,控速升温至1230-1260℃,并均热保温1h;
[0013] 对所述加热钢坯进行热轧,获得热轧板,所述热轧的开轧温度为1120-1170℃,终轧温度为880-930℃;
[0014] 将所述热轧板通过层流冷却至580-640℃,并于炉内保温1h后,随炉冷却至室温并卷取,获得TWIP钢。
[0015] 进一步的,所述控速升温速率为3-4.5℃/s。
[0016] 进一步的,所述热轧采用二段轧制工艺。
[0017] 进一步的,所述热轧过程中,经过7道次轧制获得厚度为6-8mm的所述热轧板。
[0018] 进一步的,所述冷却速率为10-20℃/s。
[0019] 本发明实施例中的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
[0020] 本申请提供的TWIP钢,采用C-Mn-Nb-Ti-B-RE成分体系和热轧工艺,微合金元素Nb和Ti的添加与控制轧制和控制再结晶工艺相结合充分发挥细晶强化和析出强化作用,使得成品的微观金相组织为细小的奥氏体组织,且基体组织中含有弥散析出的细小(Nb,Ti)(C,N)第二相粒子;析出强化方式提高材料屈服强度和抗拉强度的效果相当,在提高屈服强度时可最小程度升高材料屈强比,增强了TWIP钢的强度和塑性,从而避免了板坯裂纹等缺陷的发生。附图说明
[0021] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中:
[0022] 图1示出了本发明实施例1中TWIP钢的组织显微图;
[0023] 图2示出了本发明实施例1中TWIP钢的析出相显微图。

具体实施方式

[0024] 下文将结合具体实施方式和实施例,具体阐述本发明,本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解,这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明,而非限制本发明。
[0025] 在整个说明书中,除非另有特别说明,本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此,除非另有定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾,本说明书优先。
[0026] 除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等,均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0027] 本申请提供一种950MPa级TWIP钢,按重量百分数计,所述TWIP钢的化学成分如下:C:0.10-0.70%,Si≤0.10%,Mn:15-20%,Al≤0.05%,P≤0.01%,S≤0.008%,Ti≤
0.10%,Nb≤0.05%,B:0.0015-0.0035%,RE≤0.10%,其余是Fe及不可避免杂质,其中,Ti+RE:0.15-0.2%。
[0028] 较优的,所述TWIP钢的化学成分如下:C:0.20-0.40%,Si:0.02-0.06%,Mn:15-18%,Al≤0.05%,P≤0.01%,S≤0.008%,Nb≤0.04%,Ti:0.1-0.15%,B:0.002-
0.003%,RE:0.05-0.08%,其余是Fe及不可避免杂质。
[0029] 本申请中,所述TWIP钢微观金相组织为奥氏体和纳米级析出相。
[0030] 本申请中,所述TWIP钢的屈服强度≥470MPa,抗拉强度≥950MPa。
[0031] 本申请中,所述TWIP钢的断后延伸率A80≥45%。
[0032] 基于同一发明构思,本申请还提供一种950MPa级热轧TWIP钢的制备方法,包括:
[0033] 按所述化学成分调配钢水,将所述钢水通过低温快浇,获得铸坯;
[0034] 加热所述铸坯,获得加热钢坯,所述加热过程中,控速升温至1230-1260℃,并均热保温1h;
[0035] 对所述加热钢坯进行热轧,获得热轧板,所述热轧的开轧温度为1120-1170℃,终轧温度为880-930℃;
[0036] 将所述热轧板通过层流冷却至580-640℃,并于炉内保温1h后,随炉冷却至室温并卷取,获得TWIP钢。
[0037] 本申请中,所述控速升温速率为3-4.5℃/s。
[0038] 本申请中,所述热轧采用二段轧制工艺。
[0039] 本申请中,所述热轧过程中,经过7道次轧制获得厚度为6-8mm的所述热轧板。
[0040] 本申请中,所述冷却速率为10-20℃/s。。
[0041] 下面将结合六个具体实施例对本申请的950MPa级热轧TWIP钢和对应的制备方法进行详细说明。
[0042] 实施例1-6的化学成分(wt%)如表1所示。
[0043] 表1
[0044]实施例 C Si Mn Al P S Nb Ti B RE
1 0.33 0.050 16.04 0.01 0.005 0.003 0.036 0.082 0.0023 0.067
2 0.35 0.055 16.25 0.03 0.005 0.004 0.042 0.073 0.0022 0.059
3 0.21 0.042 16.49 0.02 0.006 0.003 0.036 0.080 0.0026 0.063
4 0.32 0.023 17.33 0.03 0.005 0.003 0.030 0.068 0.0025 0.061
5 0.28 0.023 17.68 0.03 0.005 0.004 0.038 0.095 0.0019 0.079
6 0.41 0.039 16.84 0.02 0.005 0.003 0.032 0.103 0.0020 0.046
[0045] 实施例1-6的主要工艺参数如表2所示,除此之外的工艺参数均为:加热过程中,均热保温1小时;热轧过程中,采用7道次轧制。
[0046] 表2
[0047]实施例 升温速率 出炉温度 开扎温度 终轧温度 冷却速率 层冷温度 厚度
1 3.5 1228℃ 1170℃ 907℃ 20℃/s 640℃ 7
2 3.5 1230℃ 1165℃ 930℃ 15℃/s 598℃ 6.5
3 4 1236℃ 1120℃ 900℃ 17℃/s 600℃ 7
4 4 1250℃ 1130℃ 905℃ 13℃/s 610℃ 6.5
5 4.5 1260℃ 1137℃ 880℃ 10℃/s 605℃ 6.5
6 3 1233℃ 1158℃ 900℃ 19℃/s 580℃ 6.5
[0048] 对本发明实施例1-6制备得到的TWIP钢进行学性能测试,采用GB/T 228—2002加工拉伸试样(试样标距80mm),所得结果如表3所示。
[0049] 表3
[0050]实施例 屈服强度MPa 抗拉强度MPa 断后延伸率A80(%)
1 577 1011 59.0
2 674 1090 54.0
3 509 1002 47.5
4 471 988 61.5
5 580 1023 52.5
6 644 1130 53.0
[0051] 本发明在合金成分具有如下特点:
[0052] 本发明的C含量为C:0.20-0.40%,碳富集于残余奥氏体中提高其稳定性,与合金元素Nb和Ti等形成微合金碳化物而起到析出强化的作用,但过高碳含量会沿晶界形成大量碳化物对成形性造成不利影响,因而碳含量控制在0.20-0.40%。
[0053] 本发明的Si含量小于0.06%,取较低的含量,降低焊接时硅对焊缝性能的影响。
[0054] 本发明的Mn含量为15-18%,置换固溶元素Mn是奥氏体形成元素,可显著提高奥氏体组织稳定性,在固溶强化提高基体强度的同时抑制奥氏体晶粒长大,但Mn含量过高会使钢坯铸态组织粗大,且偏析于晶界影响材料焊接性并增大回火脆性倾向,为获取TWIP效应,Mn含量控制在15-18%。
[0055] 本发明的P与S对材料性能产生不利影响,应严格控制钢中P与S含量。
[0056] 本发明中Al作为脱元素,钢中Al含量在0.04%以下时会与N元素形成细小的AlN析出,起到细化晶粒组织与析出强化的作用,控制Al含量小于0.05%。
[0057] 本发明中Nb元素可使C在奥氏体中富集提高残余奥氏体稳定性并发挥细晶强化效果。当含量超过0.04%后Nb的细晶强化作用基本达到饱和,本发明Nb含量控制在0.04%以下。
[0058] 本发明加入0.10%左右的Ti,加入Ti元素作用其一为抑制在加热炉中高温状态下奥氏体晶粒的长大。其二,Ti元素以球状TiS2取代条状MnS,改变夹杂形态,防止奥氏体晶界处生成富硫化物造成板坯。其三,改善钢材焊接性,防止焊缝组织的粗大化。
[0059] 本发明加入0.002-0.003%的B元素,在浇注温度较高时也可以得到细小的等轴晶组织,强化奥氏体晶界,提高奥氏体组织的淬透性和高锰钢的致密度。当钢中碳含量较高时,B元素易与C复合析出,妨碍B元素发挥上述作用。因此在加入强碳氮化物元素的同时,考虑加入一定含量的稀土元素RE提高C元素溶解度
[0060] 钢中复合添加稀土元素时不但净化钢液、控制夹杂物形态、改善铸态组织而且有固溶强化和沉淀强化的作用,保证良好的塑性,起到综合改善钢材性能的目的。
[0061] 本发明选用与上述成分体系相应的制备方法,且对方法中的参数进行调整,本发明实施例TWIP钢的制备方法,包括如下步骤:
[0062] 钢水冶炼浇铸获得板坯;将所述板坯进行加热保温后,经过轧制获得5-8mm热轧板,所述终轧温度控制为880-920℃,将所述热轧板层流冷却至590-640℃后入炉(炉温600℃)保温1h后随炉冷却。
[0063] 为使板坯中微合金析出相充分溶解,确保成分均匀化,并获得均匀的奥氏体组织,将板坯的加热温度设定在1230~1240℃。取终轧温度在880~920℃以充分细化奥氏体组织。控制层流冷却温度在590-620℃后入炉保温1h后随炉冷却至室温获得奥氏体组织。
[0064] 与现有TWIP钢相比,本申请的TWIP钢具有以下特点:
[0065] 屈服强度达674MPa,抗拉强度达1130MPa,且断后延伸率A80达61.5%。
[0066] 最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0067] 尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0068] 显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈