[发明专利]一种高强塑积TRIP钢棒材及等通道转角挤压制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料加工领域，具体涉及一种高强塑积TRIP钢棒材及等通道转角挤压制备方法。

背景技术

目前，我国的汽车行业已经处于发展的快车道，随着汽车工业的发展对高强度钢的应用的驱动力越来越大；而且汽车工业对轻量化、安全、排放、成本控制及燃油经济性要求越来越高，这就驱使汽车工业采用高强度钢板和一些高强度轻量化材料。而相变诱发塑性钢(Transformation Induced Plasticity，TRIP)就属于这类材料，TRIP钢的出现为解决强度和塑性的矛盾提供了方向，TRIP钢的本质是通过相变诱发塑性效应，使得钢材中奥氏体在塑性变形过程中诱发马氏体生核和长大，并产生局部硬化，继而变形不再集中在局部，使相变均匀扩散到整个材料以提高钢板的强度和塑性。TRIP钢板具有高的屈服强度和抗拉强度，延展性强，冲压成形能力高，其中，第一代高强钢-常规TRIP钢的强塑积一般在15-20GPa％，第三代高强钢-中锰TRIP钢的强塑积在20-40GPa％，用作汽车钢板可减轻车重，降低油耗，同时能量吸收的能力强，能够抵御撞击时的塑性变形，显著提高了汽车的安全等级。如何提高细晶材料的塑性、韧性以及加工硬化能力，已成为国内外金属材料领域普遍关注的重大科学问题。

在常规TRIP钢组织中，相对于铁素体，合金元素的固溶强化和碳元素的富集使得残余奥氏体作为一种硬相组织而存在，变形过程中，分配在残余奥氏体的应力/应变相对集中，过早的形变诱导奥氏体相变影响TRIP效应对塑性、韧性以及加工硬化能力的提高。于是需要找到一种分散残余奥氏体过早应力/应变集中的方法，在不添加合金元素的前提下，细化铁素体晶粒是一种分散残余奥氏体过早应力/应变集中的方法，同时，细化的残余奥氏体具有较高的稳定性。

等通道转角挤压变形(Equal Channel Angular Pressing，简称ECAP)属于剧烈塑性变形(Severe Plastic Deformation，简称SPD)技术的一种，它在不改变材料横截面积的情况下，以纯剪切方式实现对材料的大塑性变形，每一道次的ECAP变形都会给试样施加非常均匀的强烈应变，多道次ECAP变形可实现非常大的累计应变，从而可以获得亚微米晶甚至纳米晶材料。所以，等通道转角挤压变形(ECAP)技术作为制备块状亚微米或纳米材料的有效方法，经常被用于制备超细晶材料。

TRIP钢的热处理工艺分为两步：(1)临界区退火；(2)贝氏体区等温保温，随后空冷至室温。本专利通过ECAP变形结合适当的热处理工艺，可以有效细化材料的晶粒尺寸，在通过细化铁素体晶粒来分散残余奥氏体过早应力/应变集中的同时，细化的残余奥氏体能提高其稳定性，综合提高TRIP钢棒材的力学性能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高强塑积TRIP钢棒材及等通道转角挤压制备方法；通过合理设计钢的成分，经炼钢-锻造-热轧-机加工圆棒-等通道转角挤压-TRIP工艺热处理，目的是通过等通道转角挤压变形细化晶粒并结合适当的热处理工艺，制成具有高强塑积的低碳硅锰系TRIP钢棒材。

本发明的高强塑积TRIP钢棒材，其化学组分的质量百分含量为：C：0.15～0.20％，Mn：1.30～1.50％，Si：0.50～0.70％，Al：0.50～0.60％，Nb：0.02～0.05％，S：＜0.01％，P：＜0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。

所述的高强塑积TRIP钢棒材，其直径为10±0.3mm。

所述的高强塑积TRIP钢棒材，其抗拉强度为720～760MPa，延伸率为34～40％，强塑积为25～30GPa.％。

本发明的高强塑积TRIP钢棒材的等通道转角挤压制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备板坯：

按照高强塑积TRIP钢棒材的成分进行冶炼和铸造后，锻造成板坯；

步骤2，热轧：

(1)将板坯，在1200～1250℃保温2～3h；

(2)将保温后的板坯，立即进行多道次热轧后，空冷至室温，制得热轧板；其中，终轧温度为900～950℃，总累计压下率为56～64％；

步骤3，等通道转角挤压：

从热轧板上车削出棒材，进行等通道转角挤压，制得挤压棒材；其中，等通道转角挤压的路径采用路径C方式，挤压温度为380～420℃，挤压力为45～55MPa，挤压速度为4～6mm/min，如果挤压道次大于1次，则每道次挤压后，在进样口棒材旋转180°后进行下一道次挤压；

步骤4，两步热处理：