[发明专利]一种高强度及高抗氢脆TWIP钢制备方法

说明书

本发明提供一种高强度及抗氢脆TWIP钢制备方法，将熔炼得到的钢锭再进行锻造、均质并经水冷却。然后将得到的钢锭在一定温度下按其相同的方向进行冷轧，直到达到所需要求为止，并加工成致密的产品。本方法可以大大改善TWIP钢的抗氢脆性能并满足力学性能要求，其中抗拉强度达到860MPa,总延伸率68.5%。本发明可改善TWIP钢轧制后抗氢脆性能与强度等不能同时所需达到要求等的问题，为TWIP钢在后续的加工以及应用提供良好的性能要求。

技术领域

本发明涉及一种高强度及抗氢脆TWIP钢制备方法，属于钢铁材料抗氢脆技术领域。

背景技术

在制备和加工过程中会有氢进入材料中，而氢原子一般会扩散进入材料中，从而会使得材料的强度与伸长率下降，这种现象被称为氢脆。在高压氢环境下制备及加工时，对于金属材料，避免不了氢脆的发生。而采用一些传统抑制氢脆某些方法成本相对较高、工艺复杂等等。氢在面心立方(FCC)结构中的扩散系数明显要低于其它结构，因此具有面心立方结构的奥氏体不锈钢是应用的一个选择，但是在其长期的使用过程中可能会转变为马氏体，而马氏体本身就有相对较强的氢脆敏感性，且如316奥氏体不锈钢等的成本相对昂贵，在行业制造中花费成本较高。

TWIP钢(孪晶诱导塑性钢)具有强度高、伸长率高等优良特点，综合性能良好，在汽车、建筑等领域得到广泛应用。在层错能(SFE)为20-50mJ/m²时，不易发生马氏体相变且变形孪晶易于形成，孪晶界阻碍位错的运动，减小位错缠结的可能性，降低疲劳裂纹扩展速率，从而提高TWIP钢的抗氢脆性能。元素Mn作为奥氏体的稳定相,且能提高TWIP钢的层错能(SFE)，添加适量的Mn，在塑性变形过程中可以产生较多的孪晶。C元素作为一种固溶强化元素,形成间隙固溶体,可使TWIP钢的强度得到提高。对TWIP钢在制备、加工以及应用过程中也会存在某些问题，如在高压H₂环境下如何提高抗氢脆性能的同时也能满足力学性能要求等，对这些问题进行研究并解决，对TWIP钢的发展具有重要的理论和应用价值的。

针对现有的问题，本发明可以有效提高TWIP钢抗氢脆性能、改善TWIP钢强度及疲劳性能等问题，本发明TWIP钢为在氢环境下工作的部件生产提供方向，对后续的加工、应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度及高抗氢脆TWIP钢制备方法，采用真空感应熔炼法熔炼，熔炼时首先加入生Fe、Ni，炉料熔化后添加Mo，脱氧后加入Cr，在出钢前3～5min加入Mn。得到的钢锭再进行锻造、均质、冷却，再进行冷轧。从而获得其所需的高强度及抗氢脆性能等性能要求。

为了实现以上目的，本发明采取以下技术方案：一种高强度及抗氢脆TWIP钢，其特征在于，所述的高强度及抗氢脆TWIP钢的化学成分重量百分比为Mn为20％～25％，C为0.5％～1.5％，Ni为8％～12％，Si为0.1％～0.6％，Cr为1％～3％，Mo为0.5％～2％，余量为Fe及不可避免杂质。

一种高强度及抗氢脆TWIP钢制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料按顺序加入并在真空感应熔炼炉中进行熔炼，通入保护性气体氩气后进行熔炼，熔炼完成后浇铸成钢锭；

(2)将步骤(1)所得到的钢锭在900～1100℃进行锻造，在1000～1200℃均质2～3h，并经水冷却；

(3)将步骤(2)得到的钢锭在-40～100℃按锻造相同的方向冷轧，冷轧量为20％～40％，进行2～8道次轧制，轧后钢锭厚度为5～10mm。

优选的，步骤(1)所述通入保护性气体氩气的流量为1～1.5L/min。

优选的，步骤(2)所述锻造温度为900～1000℃，所述均质为2～2.5h。

优选的，步骤(3)所述冷轧温度为-20～60℃，冷轧每次变形后厚度减少3～7％，直到初始厚度减少20～35％为止，轧后钢锭厚度为6mm。