[发明专利]一种具有TRIP效应的低碳C-Mn-Si系钢C、Mn综合配分热处理方法

说明书

一种具有TRIP效应的低碳C‑Mn‑Si系钢C、Mn综合配分的热处理方法，首先将经过前处理的的低碳C‑Mn‑Si系冷轧钢板在820℃保温5‑10min，然后加热到920℃并保温3min，再将试验钢温度降到870℃，保温3‑7min，接着将钢淬火至240‑260℃，保温10‑30s，最后水淬至室温。本发明特别适用于碳含量为0.1‑0.15ωt.%的低碳C‑Mn‑Si系钢，可得到强塑积14000‑15000MPa·%，延伸率达到15%‑16%，同时具有良好焊接性的高强钢板，其微观组织为马氏体、铁素体和残余奥氏体。同时，利用高温二次Mn配分，低温碳配分的模式提高了奥氏体稳定性及Q&P钢中残余奥氏体含量，进一步改善了Q&P钢性能。本发明奥氏体化温度较低，可降低加热温度，节省加热时间。同时整个热处理流程时间也较短，看大幅提高生产效率，节约生产成本，在汽车工业上具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种低碳钢的热处理方法，特别涉及一种具有TRIP效应的低碳C-Mn-Si系钢的C、Mn综合配分热处理方法，属于材料热处理技术领域。

背景技术

汽车的轻量化是指在保证汽车安全性能的前提下，通过对汽车车体结构的优化和对轻质材料的大量应用来降低汽车自身重量的一种技术。汽车的轻量化技术在缓解能源、环境的危机方面有着巨大的潜力。将先进高强度钢制造的车身零部件大量用在汽车白车身中，能够在保证汽车的安全性的情况下，有效降低汽车的自身重量，提高燃油率，减少尾气的排放。汽车轻量化已成为世界汽车工业发展的主要趋势之一。

Q&P钢，即淬火-配分（Quenching-Partitioning，Q&P）钢，由美国科罗拉多矿业大学的Speer教授在2003年提出，Q&P钢的显微组织主要为贫碳的马氏体，并含有部分富碳的残余奥氏体，残余奥氏体的存在是因为碳元素的配分增加了奥氏体的化学稳定性，因而保留到了室温， Q&P钢中残余奥氏体的作用是在受到外界作用力时转变为马氏体（TRIP效应），从而提高Q&P钢的塑性，使其兼具高强度和高塑性，Q&P钢的TRIP效应不仅会吸收冲击能，抵御撞击时的塑性变形，显著提升汽车的安全等级，同时，由于Q&P钢中马氏体基体的强度很高，可在不降低甚至提高汽车安全性的情况下适当地减薄车部件的厚度而达到轻量化的目的。

常用Q&P热处理的母材有C-Mn-Si系和C-Mn-Al系钢，其中C-Mn-Al系的TRIP钢的铁素体和奥氏体的相变温度较高，甚至在1100℃以上还没有发生奥氏体相变，Q&P工艺的实施难度大，成本较高。本发明选用低碳C-Mn-Si系钢，其铁素体和奥氏体的相变温度较低，可以节约如处理时间。碳含量较低可以保证钢板具有良好的焊接性。但碳含量低会影响传统Q&P工艺过程中碳的配分过程，降低奥氏体稳定性；导致马氏体中碳含量较低，降低马氏体强度。导致热处理后的低碳C-Mn-Si系钢强塑积较低。而且，现有的Q&P热处理工艺时间较长，参数的配合仍需进一步探索。

发明内容

针对现有技术中热处理工艺存在的问题，提出了一种具有TRIP效应的低碳C-Mn-Si系钢C、Mn综合配分的热处理方法，目的是通过第一次Mn配分、奥氏体化、二次Mn配分、C配分合理的相互配合,生产出具有良好焊接性、强塑积的低碳C-Mn-Si系Q&P钢。特别适用于碳含量为0.1-0.15ωt%低碳C-Mn-Si系钢。除了C元素外，让Mn元素也承担一部分提高奥氏体稳定性的任务。从而形成高温Mn配分，低温碳配分的模式。充分利用C、Mn元素的综合配分来增加奥氏体的稳定性及Q&P钢中残余奥氏体的含量。从而获得强塑积较高低成本且焊接性良好的高强度钢板。该热处理方法奥氏体化温度较低，仅920℃，这样就降低了加热温度，节省加热时间。同时整个热处理流程时间也较短，大幅度地提高钢的生产效率高，节约生产成本，在汽车工业上具有良好的应用前景。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：（1）第一次Mn配分：将经过前处理的低碳C-Mn-Si系钢加热到两相区820℃并保温5-10min。