[发明专利]钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金钢领域，尤其涉及钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业的不断发展，对汽车轻型化、节能和安全性的要求也越来越高，采用高强度钢板不但可以实现汽车的轻量化，同时还能提高汽车的被动安全性。近几十年来，汽车工业对钢板的要求是提高强度的同时具有良好的塑性，TWIP（Twinning Induced Plasticity，孪生诱发塑性）钢在保证强度的同时，具有良好的塑性，是目前汽车用钢板材料的研究重点。

目前已有的TWIP钢普遍含碳量都在0.10%以下，这些钢材的延伸率很好，但是屈服强度及抗拉强度比较低，为了提高TWIP钢的力学性能，增加含碳量是一种有效的办法，因此，对含碳量在0.50%-1.00%的TWIP钢进行了相关的研究。

现有含碳量在0.50%-1.00%TWIP钢的铸态组织中都含有大量的碳化物，这些碳化物的存在会严重降低钢材的塑性，其延伸率一般在10%-20%甚至更低，无法直接进行冷轧或热轧加工。这些碳化物的存在也会降低高碳TWIP钢的力学性能。为了消除碳化物对高碳TWIP钢力学性能及塑性的不良影响，需要在1050-1150℃的温度下进行长时间的固溶处理，然后进行水淬以消除碳化物。此外，在热轧过程中如果采用自然冷却方式或者其它降温速度比较慢的冷却方式，高碳TWIP钢中也会析出碳化物，从而降低TWIP钢的力学性能及塑性。因此，热轧后的钢材必须再次加热到1050-1150℃进行长时间的固溶处理后水淬，以消除在热轧过程中析出的碳化物。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢及其制备方法。它是在Fe-Mn-C系TWIP 钢的基础上通过提高含碳量，使得TWIP钢具有良好的抗拉强度和塑性。同时，把Mo作为合金元素加入高碳TWIP钢中，使得高碳TWIP钢的铸态组织中不会产生碳化物，因而无需经过固溶处理可以直接进行热轧或冷轧加工，以简化生产工艺，提高生产效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢，其组分及重量百分比为：C：0.60%-0.80%，Mn：18.0%-22.0%，Si：0.14%-0.20%，Mo：0.60%-1.20%，余量为Fe及不可避免的杂质。

上述钼合金化的高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；b、之后铸坯作为具有高强度高塑性的铸件直接使用。

上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；b、之后铸坯经热轧后即制得所述TWIP钢。

所述热轧的工艺为：将上述铸坯加热至1000-1050℃后，直接在热轧机上进行轧制，终轧温度保持在850℃以上，采用多道次轧制，每道次的轧制变形量为10%-20%，总轧制的变形量为75%-80%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。

上述钼合金化高强度高塑性高碳TWIP钢的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a、将所述TWIP钢的组分按比例加入真空感应炉中，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼后浇铸成铸坯；b、之后铸坯在铸态下直接经冷轧后即制得所述TWIP钢。

所述冷轧的工艺为：直接将上述铸坯放在两辊轧机上进行多道次轧制，每道次的轧制变形量为5%-10%，总轧制的变形量为55%-60%，轧制后的厚度为1.0-1.2mm。

进一步的，冷轧后的铸坯在1000-1050℃的温度下进行再结晶退火，保温10-20分钟后水淬。

本发明采用以上技术方案，通过加入适量的钼，可以避免在高碳TWIP钢的铸态组织中产生碳化物，使高碳TWIP铸坯具有良好的塑性。因为，含钼碳化物在奥氏体晶界形核困难，生长速度缓慢，所以不易在晶界或晶内析出碳化物。钼还能够抑制和消除针片状碳化物的形成。同时钼固溶于奥氏体后，使奥氏体进一步合金化，能抑制过冷奥氏体分解，提高奥氏体的稳定性。因此，本发明的高碳TWIP钢的铸态室温组织为完全的奥氏体组织，具有优良的力学性能和塑性。本发明铸态高碳TWIP钢试样的力学性能如下：抗拉强度为810-890MPa，屈服强度为398-440 MPa，延伸率为45%-60%。