[发明专利]一种高性能中锰TRIP钢及其低温加工成形的方法

说明书

一种高性能中锰TRIP钢及其低温加工成形的方法，属于超高强度钢技术领域。该方法为：将切削后的中锰钢铸锭加热至600～800℃保温0.5～1.5h，进行两相区轧制，空冷，再加热至600～800℃保温5～10min，得到奥氏体化处理后的中锰TRIP钢板转移至冲压模具中，确保降温在50～100℃，进行冲压成形，保压10～30s后，随模冷却至180～250℃，加热至250～450℃保温10～30min，空冷，得到高性能中锰TRIP钢成形件。该方法通过两相区轧制，让C/Mn提前配分，然后通过后续的Q&P处理，再次让C/Mn配分。该成形方法提高了轧制效率和冲压件表面质量，使得制备的冲压件强度高、且综合性能优良，满足了汽车产业的目标要求。

技术领域

本发明属于超高强度钢技术领域，具体涉及一种高性能中锰TRIP钢及其低温加工成形的方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着能源危机和环境问题的加剧，节能和安全已经成为汽车制造业发展的趋势。为了实现节能减排，同时兼具安全性的要求，极大的促进了汽车用先进高强钢冲压件的应用。目前，较为成熟的汽车用的冲压件材料是硼钢，例如22MnB5。在热冲压过程中22MnB5加热到950℃，获得全奥氏体组织，然后转移到冲压模具上快速淬火成形。奥氏体将完全转变为马氏体组织，成形件具有较高的强度(抗拉强度≥1500MPa)，但是塑性较差(延伸率≤8％)。因此探究硼钢的新的成形工艺和寻找可替代材料成为了新的方向。中锰钢(5-7wt％Mn)具有多相、亚稳、多尺度结构，能够达到较高的塑性和强度，成为了先进高强钢的典型代表。一些研究者尝试用中锰钢代替硼钢，并且取得了优异的机械性能。

然而，目前中锰钢冲压工艺主要为热轧/冷轧板+奥氏体化退火+冲压成形，虽然热轧/冷轧板中锰钢较硼钢取得了优异的力学性能。然而仍存在一些问题：(1)热轧板具有较低的屈服强度(400-700MPa)及较厚的氧化层，导致较差的冲压件表面质量；(2)冷轧中锰钢具有较大的弹性模量，虽然较热轧具有优异的表面质量，但是冷轧过程中由于中锰钢具有较大的反弹，降低了轧制效率；(3)为了考虑生产的连续性，目前热冲压中锰钢奥氏体化退火时间往往低于10min，然而中锰钢的最佳热处理时间较长(≥30min)，因为较短时间的退火会导致C/Mn得不到充分的配分，奥氏体含量及稳定性相对较低，进而会降低冲压件的表面质量。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，提供了一种高性能中锰TRIP钢及其低温加工成形的方法，该方法将中锰钢进行两相区轧制、温冲的低温成形与Q&P工艺处理(淬火配分工艺)相结合，进一步提高冲压件的机械性能。该加工过程的特点是，通过两相区轧制，让C/Mn提前配分，然后通过后续的Q&P处理，再次让C/Mn配分。该成形方法提高了轧制效率和冲压件表面质量，使得制备的冲压件强度高、且综合性能优良，满足了汽车产业节约资源、降低能耗、轻量化和提高碰撞安全性的目标要求。

本发明采用的技术手段如下：

本发明的一种高性能中锰TRIP钢的低温加工成形方法，包括以下步骤：

S1：两相区轧制

将切削后的中锰钢铸锭，加热至600～800℃，保温0.5～1.5h，在600～700℃进行两相区轧制，空冷至室温，得到纳米/超细的两相区轧制的中锰TRIP钢板；其中，两相区轧制过程中，总变形量为95～97％；

S2：温冲的低温成形

(1)奥氏体化处理

将纳米/超细的两相区轧制的中锰TRIP钢板，加热至600～800℃，保温5～10min，得到奥氏体化处理后的中锰TRIP钢板；

(2)冲压成形

将奥氏体化处理后的中锰TRIP钢板转移至冲压模具中，确保降温在50～100℃之间，进行冲压成形，保压10～30s后，得到冲压件；