[发明专利]一种层状超细晶双相铁素体/马氏体钢及其制备方法

说明书

一种层状超细晶双相铁素体/马氏体钢及其制备方法，利用初始马氏体组织在两相区加热过程中的组织遗传现象，经两相区加热后得到具有板条特征的铁素体和奥氏体组织，使组织得到细化，同时向材料中引入了更多的相界面，从而加速了轧制过程中晶粒细分过程，促进晶粒细化，制备过程中首先将材料在高温进行加热使奥氏体晶粒粗化后空冷或水淬至室温得到马氏体组织，再将材料重新加热至A₁‑A₃之间某一温度进行两相区加热处理，保温，然后进行多道次轧制，累计轧下量在40‑70％之间，轧后材料进行空冷或水淬处理，本发明工艺简单、可控性强，可显著降低超细晶双相钢制备过程的轧制变形量，同时可制备出大截面尺寸超细晶双相钢。

技术领域

本发明属于制备超细晶铁素体/马氏体双相钢技术领域，特别涉及一种层状超细晶双相铁素体/马氏体钢及其制备方法。

背景技术

双相钢具有优异的力学和加工性能已在汽车工业广泛应用，对减重节能起到了重要作用。双相钢的性能主要取决于铁素体和马氏体两相比例，仅依靠成分设计和工艺改进对其性能提升有限，晶粒细化被认为是解决这一问题的有效手段，例如，Dierk Raabe等人(“Deformation and fracture mechanisms in fine-and ultrafine-grained ferrite/martensite dual-phase steels and the effect of aging,Acta Materialia,2011.59(2):p.658-670”)将晶粒由12.4μm细化至1.2μm，材料屈服强度由445MPa提高至525MPa，抗拉强度由870MPa提高至1037MPa。目前，文献报道的超细晶双相钢的制备方法分为一步法和两步法。Mukherjee基于形变诱导铁素体相变原理提出一步法制备超细晶双相钢，并采用该工艺将晶粒细化至1μm左右(“Grain Refinement in Dual-Phase Steels,Metallurgical&Materials Transactions A,2009.40(9):p.2145-2159”and“Critical Comparison ofNovel and Conventional Processing for Dual-Phase Steels,Materials&Manufacturing Processes,2007.22(4):p.511-515”)；徐海卫等人(“基于动态相变的细晶双相低碳钢组织控制,金属学报,2006.42(10):p.1101-1108”)和韩国学者Hong等人(“Influence of deformation induced ferrite transformation on grain refinementof dual phase steel,Materials Science&Engineering A,2002.323(1):p.148-159”)也分别采用该方法将晶粒细化至2-4μm；董毅等人(“700MPa以上级低成本热轧超细晶双相钢的开发，钢材质量控制技术、形状、尺度精度、表面质量控制与改善学术研讨会,2010”)在此技术的基础上发展了Nb微合金化技术，提高了再结晶温度，有利于形变诱导铁素体相变的产生。文献报道的超细晶双相钢多采用两步法制备，其工艺过程分为大塑性变形细化晶粒和两相区短时加热淬火获得双相组织两个步骤，其中叠层轧制(“Characteristics ofplastic deformation by rotary-die equal-channel angular pressing,ScriptaMaterialia,2005.52(6):p.433-437”)、高压扭转(“The mechanism of formation ofnanostructure and dissolution of cementite in a pearlitic steel during highpressure torsion,Acta Materialia,2003.51(18):p.5555-5570”)、等通道挤压(“Ultrafine grained ferrite–martensite dual phase steels fabricated via equalchannel angular pressing:Microstructure and tensile properties,ActaMaterialia,2005.53(11):p.3125-3134”)、冷轧(“Formability of High Strength Dual‐phase Steels,Steel Research International,2006.77(9):p.654-667”)、冷锻(“Structure–property optimization of ultrafine-grained dual-phase steelsusing a microstructure-based strain hardening model,Acta Materialia,2007.55(7):p.2337-2350”)及大变形温轧(“Effect of grain refinement to 1μm on strengthand toughness of dual-phase steels,Materials Science&Engineering A,2010.527(29–30):p.7832-7840”)等技术常被用来进行晶粒细化，通过该方法可有效的将晶粒细化至1μm左右。