[发明专利]高力学性能中锰钢材的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高力学性能中锰钢材的制备方法及其应用，属于高力学性能中锰钢加工技术领域。本方法在常规的热轧、冷轧和退火处理的基础上，在冷轧后利用二次循环淬火热处理技术，先升温至900‑910℃保温30‑35min，水淬后升温至900‑910℃保温10‑12min，再升温至670‑690℃退火1‑1.5h后空冷至环境温度，进一步提高了中锰钢材中残余奥氏体的含量和稳定性，显著提高了中锰钢材成品的力学性能和机械性能，抗拉强度为838MPa，总伸长率为90.8％，强度与伸长率之积为76.1GPa％；能够广泛应用于需要使用高力学性能中锰钢材的技术领域。

技术领域

本发明涉及高力学性能中锰钢加工技术领域，特别涉及高力学性能中锰钢材的制备方法。

背景技术

在电力施工过程中，无法避免地会跨越各类房屋、公路、已通输电线路、铁路、桥梁等地面设施，通常采用跨越架进行安全的跨越施工。以往，在输电线路跨越施工过程中，被跨越物需要进行分段停电处理，并相应地对该段公路或铁路进行临时封路处理。传统跨越架多采用木、竹或钢管为主材，但这种跨越方式施工周期长，对周边生产和生活设施影响较大，还存在一定安全隐患。

中锰钢(Mn含量3-11wt％)因其具有高的亚稳态残余奥氏体含量和独特的双相组织(细小γ和α)或三相组织(细小γ、α和/或马氏体)而备受关注。由于中锰钢展现出的杰出机械性能主要受残余奥氏体含量和其稳定性的影响，因此控制残余奥氏体含量非常重要。一般而言，残余奥氏体的机械稳定性受C和Mn元素的含量、晶粒尺寸和形貌的影响。中锰钢一般采用奥氏体逆相变(ART)工艺生产，获得大量的亚稳态残余奥氏体。这些品种的中锰钢钢材因其优异的强度、延伸率、耐撞性和安全性，在汽车制造等领域应用广泛。如果能针对电力施工过程所需的跨越架设施，能够设计出一种具有高力学性能和机械性能的中锰钢材，将在相关领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种高力学性能中锰钢材的制备方法，利用快速加热和二次循环淬火热处理技术，进一步提高了中锰钢材中残余奥氏体的含量和稳定性，显著提高了中锰钢材成品的力学性能和机械性能，可以广泛应用于需要使用高力学性能中锰钢材的技术领域，例如用于制造能够跨越地面设施的跨越架(桁架)等。具体通过以下技术实现。

高力学性能中锰钢材的制备方法，包括以下步骤：

S1、取中锰钢锻坯依次经过热轧、冷轧得到冷轧钢板；

S2、将步骤S1所得冷轧钢板升温至900-910℃保温30-35min，然后淬火完成第一次循环淬火；再次升温至900-910℃保温10-12min，然后淬火完成第二次循环淬火；

S3、将步骤S2所得材料升温至670-690℃退火1-1.5h后，冷却至室温，得到高力学性能中锰钢材成品。

本发明采用上述方法，对中锰钢进行热轧、冷轧和热处理，可有效的通过细化原奥氏体晶粒，以细化淬火及奥氏体逆相变后的残余奥氏体晶粒；提高了Mn原子在奥氏体中的扩散通量；又相当于延长了退火保温时间，促进Mn向奥氏体中的配分和富集，提升残余奥氏体稳定性；从而在环境温度下获得更多的残余奥氏体，这为变形过程中的TRIP效应的产生提供了强有力的保障；最终使得中锰钢具有更优异的综合力学性能。

优选地，步骤S1中，所述中锰钢锻坯的化学成分包括C 0.20-0.35wt％，Mn3.51-4.05wt％，Al 1.1-1.25wt％，Si 0.15-0.30wt％，Nb 0.02-0.04wt％，Mo0.15-0.25wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

更优选地，步骤S1中，所述中锰钢锻坯的化学成分包括C 0.25wt％，Mn3.98wt％，Al 1.22wt％，Si 0.20wt％，Nb 0.03wt％，Mo 0.19wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选地，步骤S1中，热轧、冷轧工艺为：将中锰钢钢锻坯加热至1200℃，保温2h，经若干次热轧得到热轧钢板，冷却至室温后冷轧成冷轧钢板。