[发明专利]一种应用感应正火制备具有晶粒梯度的叠层材料的方法

说明书

本发明提供了一种应用感应正火制备具有晶粒梯度的叠层材料的方法，包括以下步骤：采用感应加热对钢板表面进行局部正火，保温，空冷至室温，得钢板件；将钢板件加热到再结晶区，然后将钢板件进行轧制，每次轧制下压量为0.7～1.2mm，总下压量60～90％，得终轧钢板件；将终轧钢板进行整体再结晶退火热处理，温度为Ac3或Acm以上30～50℃，保温，随炉冷却，得叠层材料。本发明利用感应加热的方法，采用合适的加热工艺参数，依次在钢板正、反两面感应正火处理，再经过轧制处理和再结晶退火，实现了不依赖合金化而得到高强塑积的具有晶粒梯度的叠层材料，解决了现有技术成本高、设备复杂及组织调控难等问题。

技术领域

本发明属于叠层材料制备技术领域，具体涉及一种应用感应正火制备具有晶粒梯度的叠层材料的方法。

背景技术

轻量化与高安全性是现代交通运输等高端装备及基础零部件对材料的基本要求。轻量化可通过提高材料的强度和降低材料的密度加以实现；而高安全性则要求材料具有高强度与高韧性，以避免零部件在碰撞时低强度造成大幅变形或服役过程因韧性不足而突然断裂造成灾难性事故。

几十年来，通过不断向钢中加入各种合金元素，依据相变诱导塑性变形效应(TRIP)，孪晶诱发塑性变形效应(TWIP)，位错滑移机制以及它们的相互结合，研究人员开发出了一系列高强高韧钢，如Fe-Al-Mn系高锰钢，Fe-Al系低锰钢等。由于这类钢中有大量Cr、Ni、Mn、Al等合金元素，成本高昂，工艺性能差及冶金生产困难大。

因此，研究者通过制备梯度结构材料、叠层材料等来改善钢材的强塑性，并取得了很大进展。而现阶段制备梯度组织结构材料的方法主要是表面机械研磨法或物理沉积、化学沉积和激光焊等，这些方法的成本高工艺复杂，且制备的工件尺寸较小。在不加或少量添加合金元素的情况下，如何利用低成本的工艺和设备，制备高强塑积的叠层材料是目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种应用感应正火制备具有晶粒梯度的叠层材料的方法，利用感应加热的方法，采用合适的加热工艺参数，依次在钢板正、反两面感应正火处理，再经过轧制处理和再结晶退火，实现了不依赖合金化而得到高强塑积的具有晶粒梯度的叠层材料，解决了现有技术成本高、设备复杂及组织调控难等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种应用感应正火制备具有晶粒梯度的叠层材料的方法，包括以下步骤：

(1)采用感应加热对钢板表面0.2～4mm深度进行局部正火，正火温度为Ac3或Acm以上30～50℃，保温1～2min/mm，空冷至室温，得钢板件；

(2)将步骤(1)所得钢板件加热到再结晶区，然后将钢板件进行4～8次轧制，每次轧制下压量为0.7～1.2mm，得终轧钢板件；

(3)将步骤(2)所得终轧钢板进行整体再结晶退火热处理，温度为Ac3或Acm以上30～50℃，保温时间20～40min/mm，随炉冷却，得叠层材料。

进一步，钢板材质为低碳钢、共析钢、中锰钢或不锈钢。

进一步，步骤(1)中局部感应加热时，加热到Ac3或Acm以上40℃，保温1min/mm。

进一步，步骤(1)中采用移动式感应加热线圈进行加热，加热频率为40～2000KHz，加热功率为25～100KW。

进一步，感应加热线圈与钢材形状相匹配。

进一步，步骤(2)中进行轧制时，总下压量为60％～90％。

进一步，当钢板件硬度低时，步骤(2)中最后一次轧制比第一次轧制温度低300℃，保温1～3min，再进行轧制。

综上所述，本发明具备以下优点：