[发明专利]1200MPa级高强度高塑性低密度钢板及其制造方法

说明书

一种1200MPa级高强度高塑性低密度钢板及其制造方法，成分按质量百分比含C 0.7～1％，Mn 13～20％，Al 8～11％，Ni 1～4％，Si<0.1％，S<0.01％，P<0.01％，Ti 0～0.1％，Nb 0～0.1％，V 0～0.15％，抗拉强度为1200～1300MPa，延伸率为30～40％，密度为6.5～7g/cm³；制造方法为：(1)按上述成分冶炼钢水，浇铸；(2)加热至1100～1200℃保温后热轧，开热轧结束后水冷至室温；(3)加热至900～1100℃保温后水冷；(4)酸洗后冷轧；(5)加热至800～1000℃保温后空冷。本发明的低密度钢板在获得高强度的同时仍能够保证良好的塑性。

技术领域

本发明属于先进高强钢生产技术领域，具体涉及一种1200MPa级高强度高塑性低密度钢板及其制造方法。

背景技术

近年来，随着我国经济和工业的快速发展，资源匮乏和环境约束等问题日趋明显；先进高强钢是近年来出现的新型钢材，其可在获得高强度的同时保证良好的塑性和成形性，广泛应用于汽车、桥梁工程、输电塔、海洋平台、油气输送管道和船舶制造等行业；提高先进高强钢的强度、塑性等力学性能不仅可以有效减少工业产品的自重，而且能够提高其安全性，从而减少燃料的消耗和废气的排放以达到节能减排的目的。

与传统的普通高强度钢相比，先进高强钢最大的优势在于在保证力学性能的同时减轻板材构件的厚度和重量，还具有良好的成形性、防撞凹性、抗疲劳性能、较高的加工硬化率等优点，在各行业中均显示出良好的应用前景；先进高强钢具有优异的综合力学性能，是由于其具有独特的多相组织，通过对组织的调控，可以获得硬质基体和奥氏体相等多相复合的组织结构，从而保证良好的强度和塑性；此外，除普通高强钢所具有的固溶、析出、细晶等强化方式外，先进高强钢还可以通过奥氏体在受外应力而变形过程中发生TRIP或TWIP效应来提高钢材的强韧性；其中，Fe-Al-Mn-C系高强钢根据化学成分的变化，其室温显微组织可能为单相奥氏体或奥氏体和铁素体双相，且纳米级(Fe,Mn)₃AlC型κ-碳化物在其间弥散分布，主要是利用奥氏体的TWIP效应和多相协调变形来达到提高强度和塑性的目的，但是含有κ-碳化物的Fe-Al-Mn-C钢应变强化速率较低，容易受到位错滑移产生的切应力的影响。

迄今为止，在对Fe-Al-Mn-C系高强钢的研究中，在合金成分设计上采用的理念一直是通过使“韧性”奥氏体晶体结构保持稳定并抑制金属间化合物脆性相的生成，从而得到良好塑性的钢板；这是由于一旦在钢材中形成一定量的金属间化合物脆性相，虽然会在一定程度上提高其强度，但是同时也会大大降低其塑性。从青铜时代起，人们就一直在寻求合金材料“轻量、强度、韧性”这三大性能指标的平衡。不过，强度和韧性却始终是相互排斥的，很难达在获得高强度的同时仍然保证良好的塑性；因此亟需一种具有高强度的同时又能够保证高塑性的低密度钢板。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种1200MPa级高强度高塑性低密度钢板及其制造方法，通过加入Ni元素，并配合制造过程中的冷轧和退火来获得大量且弥散的NiAl相，最终在提高钢板抗拉强度的同时提高延伸率。

本发明的1200MPa级高强度高塑性低密度钢板的成分按质量百分比含C 0.7～1％，Mn 13～20％，Al 8～11％，Ni 1～4％，Si<0.1％，S<0.01％，P<0.01％，Ti 0～0.1％，Nb 0～0.1％，V 0～0.15％，余量为Fe和不可避免杂质，其抗拉强度为1200～1300MPa，延伸率为30～40％，密度为6.5～7g/cm³。

上述的1200MPa级高强度高塑性低密度钢板的组织为奥氏体基体和NiAl第二相构成的双相组织。

上述的1200MPa级高强度高塑性低密度钢板的厚度为0.5～1.5mm。

本发明的1200MPa级高强度高塑性低密度钢板的制造方法按照以下步骤进行：