[发明专利]超快速加热工艺生产高强塑积中锰冷轧钢板的方法

说明书

本发明提供一种超快速加热工艺生产高强塑积中锰冷轧钢板的方法，属于汽车用钢技术领域。该方法通过钢的冶炼与凝固、铸坯或铸锭开坯后的热连轧以及热连轧卷退火、酸洗、室温冷轧等步骤后，对冷轧钢板进行脉冲式超快速加热，依据钢板尺寸可采用磁感应通道或者电阻加热，以100‑500℃/s速率快速加热至700‑750℃，最后不经历保温或极短的保温时间立即冷却，制得高强塑积中锰冷轧钢板。该超快速加热方法可更大程度地保持形变存储能与形变组织，加速了奥氏体逆相变的发生，在极短时间内就可以获得大量具有良好稳定性的残余奥氏体，从而获得优良的强塑积，同时将工艺效率提升至极致。

技术领域

本发明涉及汽车用钢技术领域，特别是指一种超快速加热工艺生产高强塑积中锰冷轧钢板的方法。

背景技术

高强度高塑性材料一直为材料工作者所追求，当前汽车钢行业领域面临着产品性能提升的需求来保证安全，同时要求车身轻量化及新型工艺的开发以降低能耗标准并减少污染物排放，进而满足相应的节能环保的社会规范。近年来，中锰诱发塑性钢的开发很好的满足了汽车车身用钢的性能需求，基于TRIP效应和M3型组织结构，其高强塑的性能优于第一代汽车用钢的10-20GPa％的水平，具有良好的构件成型性，优秀的安全件吸收能和防撞变形能力；此外加工成本与冶炼难度也远低于以TWIP钢和亚稳奥氏体钢为主的第二代汽车钢，由此得到了国内外的广泛关注，成为第三代汽车钢的重要代表。

当前，中锰钢的退火工艺主要包括连续退火和罩式退火两类，其核心为铁素体逆相变至奥氏体。罩式退火工艺的退火时间在数个小时到数十个小时之间，而连续退火的退火时间在3-10分钟之间。之前关于中锰钢的研究多认为，要获得良好的强塑积水平退火时间一般都较长，在半小时以上，因为奥氏体的长大与稳定性的提高需要锰元素由铁素体扩散配分至奥氏体中。如前述发明的第三代高强高塑汽车用钢(CN 101638749 A)和一种高强塑积的冷轧中锰钢及其制备方法(CN 106086640)，在最终退火时均要求退火时间足够长。连退工艺中由于生产线的限制其退火时间通常在10min以内，但由于加热速率(10-40℃/s)要显著高于罩式退火，导致再结晶被推迟至更高温度发生，部分冷轧钢板的形变组织在转变至奥氏体前还没有发生完全再结晶，变形组织会加快奥氏体逆相变的进行，利用再结晶和奥氏体逆相变的相互作用，也可以在1-10min内获得良好的强塑积性能。前述发明的连续退火生产高强塑积汽车用钢板的方法(CN 102925790 A)，基于合理的化学成分设计和合金元素配分，在最终退火前对冷轧组织进行预处理，使其析出细小弥散的碳化物颗粒，并在最终两相温度区短时间连续退火时实现固溶，该碳化物颗粒可以提供奥氏体形核核心并缩短奥氏体长大元素配分时间，得到的优良稳定性的奥氏体进而诱发室温下的TRIP或者TWIP机制，提高钢的塑性和强度。

近十几年来，得益于横向磁通感应加热技术的发展，可以实现超快速的脉冲式加热。而本发明的退火工艺，不同于以往的罩式退火或者连续退火，就是利用超快速加热，将冷轧钢板在极短时间内加热到至两相区，不保温或者保温时间极短(<0.5s)立刻冷却的工艺。此工艺可以将退火时间缩短到数秒内，并且也可以获得良好的强度和塑性，从而将退火工艺的效率和节能性提升到最高水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超快速加热工艺生产高强塑积中锰冷轧钢板的方法，减少退火时间，以极大地提升生产效率、降低能耗，同时得到进一步提升的钢板力学性能。本发明通过采用冷轧板形变存储能获得非平衡态的组织，采用>100℃/s加热速率加热冷轧板至两相区，保温时间很短(<0.5s)乃至不保温后将样品冷却至室温(空冷即可)。此工艺可以将工艺时间缩短到数秒内，并且可以获得良好的强塑积性能，将热处理工艺的效率和节能性提升到最高水平。目前，通过应用横向磁通感应加热技术的设备可以满足100-300℃/s范围内的加热速率，因而存在工业化生产的可行性。另外，超快速加热可以推迟冷轧变形组织的再结晶，并使得奥氏体逆相变与BCC相再结晶并行重叠发生；还可以更大程度地保持形变存储能与形变组织，加速了奥氏体逆相变的发生，在极短时间内就可以获得大量具有良好稳定性的残余奥氏体，进而在变形过程中通过相变诱发塑性提高钢的塑性和强度。