[发明专利]一种低碳中锰高残奥高强韧钢及其热处理方法

说明书

本发明属于材料热处理技术领域，特别涉及一种低碳中锰高残奥高强韧钢及其热处理方法。该钢种化学成分的质量百分含量配比为：C：0.10‑0.25％，Mn：4.0‑8.0％，Al：1.0‑2.5％，余量为Fe和其他不可避免杂质。该方法通过对钢材的冶炼、连铸、热轧等工序后，对热轧钢板进行如下热处理：低温回火‑冷轧‑快速加热‑两相区极短时间等温‑快速冷却。最终得到的高强钢残余奥氏体平均晶粒尺寸低于200nm，体积分数可达15％‑40％，基体为等轴再结晶铁素体+条状未再结晶铁素体的异质结构；屈服强度在800MPa‑1200MPa的范围内，抗拉强度在1200MPa‑1500MPa的范围内，均匀延伸率可实现10％‑20％。本发明通过改善铁素体基体形貌和残余奥氏体的体积分数及晶粒尺寸，获得了优异的力学性能，同时实现了高效热处理。

技术领域

本发明属于材料热处理技术领域，特别涉及一种低碳中锰高残奥高强韧钢及其热处理方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步以及人们环保意识和安全意识的日益提高，世界各大钢铁生产厂商纷纷致力于研发具有高强塑积(即抗拉强度与总延伸率的乘积)的先进高强钢，以满足人们对汽车轻量化、节能减排和高安全性的要求。近年来，第三代先进高强钢中锰钢，因其具有良好的综合力学性能和相对于第二代先进高强钢的成本优越性，得到了国内外工业界和学术界的广泛关注。中锰钢优异的力学性能得益于超细晶铁素体基体和大量的残余奥氏体，残余奥氏体在变形过程中可以通过变形诱导塑性改善材料的强度和塑性，因此其在中锰钢的设计中具有重要的作用。

目前，中锰钢中获取稳定残余奥氏体的工艺主要是两相区退火处理，通过间隙型C元素和置换型Mn元素在奥氏体中的富集来提高奥氏体的稳定性。由于Mn元素在铁素体中的扩散速率很慢，导致铁素体逆转变为奥氏体的动力学很慢，因此往往需要足够长的退火时间。提高两相区的退火温度固然可以缩短退火时间，但是对于冷轧钢板高温下变形组织会发生充分再结晶，造成铁素体晶粒的粗化以及奥氏体晶粒的长大，导致屈服强度和均匀延伸率的恶化。因此中锰钢中需要解决的问题有：①如何大幅度提高奥氏体逆转变动力学；②提高残余奥氏体体积分数的同时如何保持其良好的机械稳定性；③如何优化铁素体基体进一步提高性能。近年来，横磁感应加热和新型直火加热等快速加热技术的开发，使快速热处理工艺得以工业化应用。快速加热可以有效抑制加热过程中变形组织的再结晶，提高再结晶温度，使再结晶过程同时或者晚于奥氏体逆转变过程。高温下保留的变形组织中的缺陷可以为奥氏体提供大量的形核位点，在极短时间内获得大量的逆转变奥氏体，同时控制保温时间可以调控铁素体基体的再结晶程度。冷轧中锰钢快速加热工艺可以大大缩短两相区保温时间，提高机组速度和生产效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种低碳中锰高残奥高强韧钢及其热处理方法，以解决已有技术中低碳中锰钢退火时间长、残余奥氏体获取效率慢的技术难题，利用快速加热技术在提高生产效率的同时进一步优化了材料的屈服强度和抗拉强度。

本发明提出的低碳中锰高残奥高强韧钢，其中的化学元素质量百分含量为：

C：0.10～0.25％，

Mn：4.0～8.0％，

Al：1.0～2.5％，

余量为Fe。

本发明提出的低碳中锰高残奥高强韧钢的热处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)对低碳中锰高残奥高强韧钢的热轧钢板进行低温回火处理，随后进行冷轧；

(2)将冷轧带钢由室温快速升温至奥氏体/铁素体两相区；

(3)在加热目标温度区间内极短时间停留；

(4)使带钢从两相区快速降温至室温。

上述低碳中锰高残奥高强韧钢的热处理方法中，回火处理工艺为300℃-500℃保温1-3h，冷轧压下率大于70％，且保证钢板的厚度小于1.5mm。