[发明专利]一种改善Fe-Mn-Al-C系TRIP钢力学性能的热处理方法

说明书

本发明公开了一种改善Fe‑Mn‑Al‑C系TRIP钢力学性能的热处理方法，属于新材料热处理领域。本发明包括以下步骤：S1、冶炼：按照TRIP钢合金成分准备锰块、铁块、铝块以及碳粉，在保护气体氛围下冶炼；S2、锻造：将熔炼好的钢锭加热保温，锻造为钢坯，空冷至室温；S3、热轧：将坯料在加热炉中加热保温，并轧成热轧板，轧后采用空冷；S4、淬火及回火处理：将热轧板工件钢以预设速度加热升温至淬火温度，将工件水淬至室温，然后加热保温，随后空冷至室温。本发明克服现有技术中TRIP钢热处理成本较高、工艺复杂的不足，采用淬火+回火工艺，相比于临界热处理+贝氏体等温转变和奥氏体逆转变，该方法操作简单，比传统的热轧TRIP钢的性能更优异。

技术领域

本发明涉及新材料热处理技术领域，更具体地说，涉及一种改善Fe-Mn-Al-C系TRIP钢力学性能的热处理方法。

背景技术

实现汽车轻量化已成为当今汽车行业的普遍共识。而发展具有更高强度和更高韧性的汽车用钢是实现车身减重的一条行之有效的途径。提高材料的强度和韧性一直以来都是材料研究领域的重要课题之一。相变诱导塑性(TRIP)钢因其具有良好的强度和塑性的匹配而成为汽车用钢的理想材料。传统的低合金TRIP钢组织由铁素体、贝氏体和残留奥氏体相组成(一般情况下还会存在少量的马氏体相)。其中，残留奥氏体相室温下处于亚稳状态，在TRIP钢变形过程中会发生应力/应变诱导马氏体相变，使材料的局部加工硬化能力提高并推迟颈缩的发生，从而同时提高了钢的强度和塑性，此即所谓的TRIP效应。因此，组织中处于亚稳状态的残留奥氏体相对于TRIP钢的力学行为具有重要的作用。而这种作用一方面是通过残留奥氏体相的体积含量来影响，另一方面则通过残留奥氏体相在TRIP钢变形过程中的马氏体相变行为来影响。

常规TRIP钢热处理方式一般为临界热处理+贝氏体等温转变，其最终组织为α铁素体、贝氏体和残余奥氏体，可能还存在少许马氏体。对于大多数中锰钢，常用热处理方式为奥氏体的逆转变，该工艺条件要数小时或数天才能得到尽可能多的稳定奥氏体。TRIP钢常用的以上两种热处理工艺较复杂且所耗时间较长，从而导致生产成本升高。

综上所述，如何使Fe-Mn-Al-C系TRIP钢经过一种可以简单实施的热处理方法后，可以提高其强度和塑性是是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

经检索，中国专利申请号：2019101350096，发明创造名称为：利用γ→α同素异构转变提升Fe-Mn-Al-C双相钢力学性能的热处理工艺，该申请案公开了一种利用γ→α同素异构转变提升Fe-Mn-Al-C双相钢力学性能的热处理工艺，钢材在热轧后加热至1273～1373K，保温30min～1h，然后进行水冷至室温，随后进行冷轧处理，冷变形量50～80％。选择两相区温度对冷轧钢板进行退火处理，退火温度不高于冷轧前的保温温度，退火时间10s～5min。该申请案得到一种奥氏体晶界处发生γ→α转变的双相组织，γ相和α相取向满足K-S关系，同时奥氏体内C的固溶量增加，实现了钢材屈服强度和韧性的提升，是一种同时提高双相钢强度和塑性的热处理工艺，但该申请案在操作便利性上仍具有进一步优化的空间。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中TRIP钢热处理成本较高、工艺复杂的不足，拟提供一种改善Fe-Mn-Al-C系TRIP钢力学性能的热处理方法，采用淬火+回火工艺，相比于临界热处理+贝氏体等温转变和奥氏体逆转变，该方法操作简单，并且可以获得抗拉强度为1124～1244Mpa，延伸率在17％～27.58％的高强钢，比传统的热轧TRIP钢的性能更优异，针对汽车轻量化用钢的高强度、高塑性的要求，有望成为实现汽车轻量化的有效工艺。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种改善Fe-Mn-Al-C系TRIP钢力学性能的热处理方法，包括以下步骤：