[发明专利]一种高塑性钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高塑性钢及其制备方法，属于金属材料技术领域，解决了现有技术中高强度钢的强塑性匹配性较差或者制造成本高的问题。所述高塑性钢的组成以质量百分比计为：C：0.02％～0.095％，Si：0.2％～1.0％，Mn：2.5％～6.0％，P：0.02％，S：0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。制备方法包括：冶炼、浇注得到铸坯或铸锭；对铸坯或铸锭高温均质化处理后进行锻造开坯；对锻造后的坯料进行热轧；将热轧钢管采用空冷或加速冷却的冷却方法，得到粒状贝氏体或“马氏体+贝氏体”组织；将热轧钢管加热到两相区之间的温度，保温1～10h，然后冷却至室温，得到高塑性钢板或钢带。本发明的高塑性钢的机械性能优异，成本低。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及一种高塑性钢及其制备方法。

背景技术

钢铁材料在结构材料中一直占据主导位置，目前尚无一种材料能够全面代替钢铁材料。随着社会和经济的发展，钢铁工业面临着节省资源、节约能源、保护环境的三大压力。提高钢材质量、降低成本，大幅度提高其综合力学性能，已成为钢铁材料研究的主要方向。

先进高强钢广泛应用于汽车、建筑、桥梁、海洋平台、油气管道和船舶制造等行业。与普通高强度钢相比，其最大的优势在于保证力学性能的同时减轻板材构件的厚度和重量，此外，先进高强钢还应具有良好的成形性、防撞凹性、高的断裂韧性等优点，在各行业中均显示出良好的应用前景。目前，在国内外众多钢铁材料研究者的共同努力下，已经开发形成了以无间隙原子钢、DP、TRIP、复相钢和马氏体钢等为代表的第一代先进高强钢，以及TWIP钢为代表的第二代先进高强钢。在这些钢中，具有优异塑性的TRIP钢借助于热轧或临界区等温淬火工艺制备，通过贝氏体相变时碳原子向奥氏体的扩散，获得大量稳定奥氏体的三相组织。TWIP钢依靠高的合金元素(Mn的质量分数大于18％)提高奥氏体稳定性，以获得孪晶诱导塑性。以上获得高塑性的方法成分复杂，工艺对设备要求高，成本高难以推广。

近年来，发展起来的第三代先进高强钢具有比第一代先进高强钢更好的强度和韧性，同时又比第二代高强钢的成本显著降低。第三代先进高强钢主要合金元素是碳和锰，两者均具有扩大奥氏体相区和稳定残余奥氏体的作用。然而目前具有高塑性的第三代先进高强钢通常强度级别均在1000MPa左右，也没有兼顾韧性。例如，东北大学研究的一种1000MPa级高强度高塑性热轧钢板及其制造方法(CN105925896A)，使热轧钢板的抗拉强度达到1000MPa以上，但钢板的冲击韧性并不理想，目前，对于低成本的、抗拉强度在300～700MPa范围、同时兼具高塑高韧性的高强钢的研究极少。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种高塑性钢及其制备方法，至少能够解决一下技术问题之一：(1)现有技术中高强度钢的抗拉强度高，但是塑性较差，强塑性匹配性较差；(2)高强度高塑性钢的制造成本高、热处理工艺时间长、工艺复杂等问题。本发明旨在通过合理的成分设计获得低成本的高塑性钢(例如钢板或钢带)，并结合合理的制备方法使得钢(例如钢板或钢带)达到预期的强度和塑性水平，保证其使用要求。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种高塑性钢，所述高塑性钢的组成以质量百分比计为：C：0.02％～0.095％，Si：0.2％～1.0％，Mn：2.5％～6.0％，P：0.02％，S：0.01％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，所述高塑性钢的组成以质量百分比计为：C：0.03％～0.09％，Si：0.27％～0.4％，Mn：2.6％～5.8％，P：0.01％，S：0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，所述高塑性钢的微观组织为回火马氏体和/或回火贝氏体+铁素体+残余奥氏体，其中，铁素体的体积百分比在5％以下，残余奥氏体的体积百分比在5％以上。

进一步的，所述残余奥氏体的体积百分比为5％～20％。