專利名稱：一種高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金鋼的加工領(lǐng)域，具體屬于一種高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長方法。
背景技術(shù)：
隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，輕量化已成現(xiàn)代汽車的發(fā)展趨勢，由此對汽車用鋼的強(qiáng)韌性水平有了更高的要求。此外，為了提高汽車的被動(dòng)安全性能，要求汽車用鋼有盡可能高的吸能本領(lǐng)，即具有高強(qiáng)塑積。為實(shí)現(xiàn)這一目的，近年來世界主要汽車鋼生產(chǎn)企業(yè)及研究部門開展了集中攻關(guān)研究，開發(fā)出一系列兼有高強(qiáng)度和高塑性的汽車車身用鋼，如雙相(DP)鋼、相變誘發(fā)塑性(TRIP)鋼以及孿晶誘導(dǎo)塑性(TWIP)鋼，其中以TWIP鋼綜合性能最佳。該合金主要化學(xué)成分為C0. 03%, Mn:2530%, Al3%, Si3%，其余為Fe，其主要性能特 點(diǎn)為斷后伸長率一般80%，抗拉強(qiáng)度一般650MPa，強(qiáng)塑積達(dá)50000MPa%以上，是高強(qiáng)韌性TRIP鋼的2倍。此外，TffIP鋼還具有很高的吸能本領(lǐng)，室溫下吸能本領(lǐng)可達(dá)O. 5J/mm3，是傳統(tǒng)深沖鋼的2倍以上。除了在汽車領(lǐng)域有重要的應(yīng)用以外，TWIP鋼在橋梁、建筑、低溫容器等其它有高強(qiáng)韌性要求的結(jié)構(gòu)中也有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)于TWIP鋼高塑性產(chǎn)生的機(jī)制目前已有較一致的認(rèn)識(shí)，有關(guān)合金成分、組織與性能特點(diǎn)等方面也有一些研究報(bào)道。但是，有關(guān)TWIP鋼熔煉、鍛造和軋制等重要熱加工工藝的研究尚未見有報(bào)道，這些過程不僅是決定材料化學(xué)成分、晶體組織與力學(xué)性能的關(guān)鍵過程，還是實(shí)際材料和產(chǎn)品生產(chǎn)必不可少的工藝過程。對這些過程中材料成分和組織演化規(guī)律及其機(jī)制進(jìn)行研究，獲得優(yōu)化的工藝參數(shù)，從而為實(shí)際生產(chǎn)提供設(shè)計(jì)依據(jù)，是TWIP鋼走向應(yīng)用亟待解決的問題。對于熔煉過程而言，由于TWIP鋼含有高比例的Μη、Α1和Si，這些元素在熔煉過程中彼此之間以及與熔煉環(huán)境(氣氛和爐襯)之間將產(chǎn)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，有很強(qiáng)的非金屬夾雜物形成傾向，同時(shí)熔煉過程中Mn還極易揮發(fā)，使熔體純凈度提高及合金成分精確控制非常困難。此外，Al和Si因與Fe有較大的密度差，在凝固過程中很容易發(fā)生宏觀偏析，導(dǎo)致材料組織和性能均勻性、一致性較差。為防止或減少上述缺陷的產(chǎn)生和殘留，須嚴(yán)格控制熔煉氣氛、熔煉溫度、精煉及靜置時(shí)間、澆注溫度及速度等參數(shù)。高M(jìn)n含量的合金鋼因變形抗力及熱裂傾向性較大，塑性加工較難，而TWIP鋼不僅含有高達(dá)30%的Mn，而且還含有較高的Al和Si，加上凝固過程產(chǎn)生的偏析、夾雜和縮松等缺陷，其塑性加工更難，變形過程中極易產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致坯料報(bào)廢。因此，必須嚴(yán)格控制鍛造和軋制等塑性加工前的均勻化處理方法，合理設(shè)計(jì)塑性變形溫度、塑性變形速率、一次變形量及變形方法，才能保證終成形材料內(nèi)部組織和外觀質(zhì)量達(dá)到較高水平。高強(qiáng)塑積合金鋼是一種含有高濃度易揮發(fā)和易偏析合金元素的鐵基材料，采用真空感應(yīng)爐熔煉和澆注，鑄坯為帶有一定錐度的圓柱形鋼錠。該鋼鑄態(tài)組織較粗大，并存在一定低熔點(diǎn)組元的宏、微觀偏析和較多的非金屬夾雜物，鍛造加工時(shí)極易發(fā)生斷裂或過燒。綜上所述，熔煉、鍛造和軋制等熱加工過程關(guān)乎TWIP鋼組織、性能及成形的基本工藝過程，優(yōu)化并掌握這些過程的工藝技術(shù)，對于實(shí)現(xiàn)該材料及產(chǎn)品的高性能及可靠應(yīng)用來說無疑是極其重要的。由于該材料成分及熱物性的特殊性，熱加工工藝要求高、難度大，目前尚無成熟的技術(shù)可以借鑒。近年來，我們結(jié)合國家重大科研任務(wù)的要求，對TWIP鋼相關(guān)熱加工工藝進(jìn)行了探索和優(yōu)化，獲得了一系列可靠的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)塑積合金鋼的自由鍛造拔長方法，通過對鍛前均勻化熱處理、鍛造溫度、鍛造方法等過程控制，可保證最終材料獲得所需的變形組織和幾何精度。本發(fā)明采用技術(shù)方案如下一種高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長方法，包括有以下操作步驟a、先將澆注成型的鋼錠置于電阻爐內(nèi)，工件間應(yīng)留有適當(dāng)間隙，通電加熱，升溫速率6-9°C/min ;升溫至1070±20°C時(shí)開始保溫，保溫1±0. 2小時(shí)；將鋼錠從電阻爐取出，始
鍛和終鍛溫度分別為1070土20°C和850±20°C，前者由加熱爐溫控儀控制，后者由紅外測溫儀確定，馬上進(jìn)行鍛打，鍛打時(shí)采用先重后輕、先慢后快的方法沿鋼錠軸向拔長，鍛坯截面形狀為圓形或方形；b、每次鍛打后鍛件寬度與高度比2 2.5，每次送進(jìn)量與單次壓下量之比I I. 5 ；所述的步驟a、先將澆注成型的鋼錠置于電阻爐內(nèi)，工件間應(yīng)留有適當(dāng)間隙，通電加熱，升溫速率7. 5°C/min ;升溫至1070°C時(shí)開始保溫，保溫I小時(shí)；將鋼錠從電阻爐取出，始鍛和終鍛溫度分別為1070°C和850°C，前者由加熱爐溫控儀控制，后者由紅外測溫儀確定，馬上進(jìn)行鍛打，鍛打時(shí)采用先重后輕、先慢后快的方法沿鋼錠軸向拔長，鍛坯截面形狀為圓形。本發(fā)明的高強(qiáng)塑積TWIP鋼熔煉、鍛造和軋制等熱加工工藝技術(shù)，可保證最終TffIP鋼型材內(nèi)部冶金質(zhì)量(化學(xué)成分及冶金缺陷)及外觀幾何精度達(dá)到鋼鐵材料型材的標(biāo)準(zhǔn)。


圖I為爐號V2011-112-114鋼錠軋制線材無損探傷檢測結(jié)果。圖2 (a)、(b)為鋼錠(V2011-112)不同位置取樣的拉伸力學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式一種高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長方法，包括有以下操作步驟先將澆注成型的鋼錠置于電阻爐內(nèi)，工件間應(yīng)留有適當(dāng)間隙，通電加熱，升溫速率7. 5°C/min;升溫至1070°C時(shí)開始保溫，保溫I小時(shí)；將鋼錠從電阻爐取出，始鍛和終鍛溫度分別為1070°C和850°C，前者由加熱爐溫控儀控制，后者由紅外測溫儀確定，馬上進(jìn)行鍛打，鍛打時(shí)采用先重后輕、先慢后快的方法沿鋼錠軸向拔長，鍛坯截面形狀為圓形；b、每次鍛打后鍛件寬度與高度比2 2.5，每次送進(jìn)量與單次壓下量之比I I. 5 ；2、無損探傷檢測結(jié)果圖2 (a)為上述三爐鋼錠軋制成線材后的超聲波探傷檢測結(jié)果?？梢钥闯?，含可識(shí)別缺陷材料占總量的1%左右。
3、力學(xué)性能檢測結(jié)果圖2 (b)為鋼錠V2011-112不同位置測試的拉伸力學(xué)性能，其均勻性、一致性是非常好的，其中編號由小到大 表示取樣位置從鋼錠頂部至底部的順序。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長方法，其特征在于包括有以下操作步驟 a、先將澆注成型的鋼錠置于電阻爐內(nèi)，工件間應(yīng)留有適當(dāng)間隙，通電加熱，升溫速率6-9°C/min ;升溫至1070±20°C時(shí)開始保溫，保溫1±0. 2小時(shí)；將鋼錠從電阻爐取出，始鍛和終鍛溫度分別為1070土20°C和850±20°C，前者由加熱爐溫控儀控制，后者由紅外測溫儀確定，馬上進(jìn)行鍛打，鍛打時(shí)采用先重后輕、先慢后快的方法沿鋼錠軸向拔長，鍛坯截面形狀為圓形或方形； b、每次鍛打后鍛件寬度與高度比2 2. 5，每次送進(jìn)量與單次壓下量之比I : 1.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長方法，其特征在于所述的步驟a、先將澆注成型的鋼錠置于電阻爐內(nèi)，工件間應(yīng)留有適當(dāng)間隙，通電加熱，升溫速率7. 5°C/min ;升溫至1070°C時(shí)開始保溫，保溫I小時(shí)；將鋼錠從電阻爐取出，始鍛和終鍛溫度分別為1070°C和850°C，前者由加熱爐溫控儀控制，后者由紅外測溫儀確定，馬上進(jìn)行鍛打，鍛打時(shí)采用先重后輕、先慢后快的方法沿鋼錠軸向拔長，鍛坯截面形狀為圓形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)塑積合金鋼的鍛造拔長方法。該方法包括以下操作步驟a、先將澆注成型的鋼錠置于電阻爐內(nèi)，工件間應(yīng)留有適當(dāng)間隙，通電加熱，升溫速率6-9℃/min；升溫至1070±20℃時(shí)開始保溫，保溫1±0.2小時(shí)；將鋼錠從電阻爐取出，始鍛和終鍛溫度分別為1070±20℃和850±20℃，前者由加熱爐溫控儀控制，后者由紅外測溫儀確定，馬上進(jìn)行鍛打，鍛打時(shí)采用先重后輕、先慢后快的方法沿鋼錠軸向拔長，鍛坯截面形狀為圓形或方形；b、每次鍛打后鍛件寬度與高度比2∶2.5，每次送進(jìn)量與單次壓下量之比1∶1.5。通過對上述過程關(guān)鍵工藝參數(shù)的控制，可保證最終材料的變形組織和外觀尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
文檔編號B21J1/06GK102836938SQ20121015663
公開日2012年12月26日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者韓福生, 王新福, 王幸福 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院