本申請實施例涉及汽車用第三代超高強鋼，特別是涉及一種高碳8mn中錳鋼溫軋板及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車保有量的不斷增加，節(jié)能減排問題受到了廣泛關(guān)注。因此，汽車輕量化成為了行業(yè)發(fā)展的新趨勢。作為新一代汽車用高強鋼，中錳鋼(錳質(zhì)量分數(shù)為3-12％)因其出色的力學(xué)性能和輕量化潛力逐漸受到汽車行業(yè)的青睞，并被用于制造多種關(guān)鍵部件。中錳鋼的高強度主要來源于奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。鋼中的mn不僅可以同時改善奧氏體的熱力學(xué)和機械穩(wěn)定性，還可以調(diào)控層錯能。研究表明層錯能與trip以及孿晶誘導(dǎo)塑性(twip)效應(yīng)密切相關(guān)。一般地，mn質(zhì)量分數(shù)大于9％的中錳鋼在變形過程中可表現(xiàn)出連續(xù)的twip-trip效應(yīng)，從而獲得顯著的力學(xué)性能，同時也增加了抗斷裂的能力。然而，mn在冶煉過程中容易沉積在鋼表面，使鍍層的浸潤性變差。此外，mn還容易在晶界處偏析形成脆帶，導(dǎo)致鋼材延展性下降。因此，即便已有研究發(fā)現(xiàn)9-12mn中錳鋼具有較好的力學(xué)性能，但其仍難以工業(yè)化應(yīng)用。

2、對于具有工業(yè)化潛力的8mn中錳鋼，其力學(xué)性能與9-12mn中錳鋼仍有較大差距，原因在于mn含量的降低使奧氏體穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致其在變形初期就大量發(fā)生馬氏體相變?？紤]到c同樣可作為奧氏體穩(wěn)定性元素，適當提高c含量不僅可以擴大奧氏體穩(wěn)定相區(qū)，其與輕量化元素al的搭配也可在基體中形成彌散分布的碳化物與金屬間化合物，從而通過沉淀強化提升中錳鋼的強度。

3、一般地，中錳鋼軋制后需要進行臨界間熱處理以提高鋼中奧氏體含量。然而，臨界退火工藝更傾向于改善中錳鋼的塑性，卻很難以使其達到更高的強度，無法滿足汽車不同部位材料對于材料性能的要求。在調(diào)控c和mn等元素以及引入溫軋工藝保證鋼中奧氏體含量后，臨界間退火不再是軋后熱處理的唯一選擇?；鼗鹱鳛橐环N常規(guī)熱處理方法，不僅可以消除晶間的殘余應(yīng)力，還可以加速mn和c擴散以提高奧氏體的穩(wěn)定性。此外，回火還可以加速析出相的形成。最近有研究通過熱軋回火工藝制備了強度1560mpa，延伸率16.8％的9mn鋼，表明了回火作為一種獨立熱處理方法來制備中錳鋼的可行性。

4、綜上所述，在保證操作簡單、成本低、效率高的前提下，如何通過回火替代臨界間退火工藝制備出高強度高碳8mn中錳鋼溫軋板具有很重要的意義以及實際的工業(yè)化應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請實施例提供一種高碳8mn中錳鋼溫軋板及其制備方法和應(yīng)用，通過提高c元素含量，并結(jié)合溫軋與軋后回火熱處理，開發(fā)出了一種性能優(yōu)異的高強度且表現(xiàn)出連續(xù)屈服行為的8mn高碳中錳鋼，能夠有效克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷。

2、本申請實施例第一方面提供一種高碳8mn中錳鋼溫軋板的制備方法，包括以下步驟：

3、(1)熔煉：在真空環(huán)境下將鋼錠熔煉澆鑄得到炮彈狀鑄錠；

4、(2)鍛造：將所述鑄錠鍛造成板坯，隨后空冷至室溫；

5、(3)熱軋：將所述板坯進行六道次熱軋得到薄板，隨后將其水淬至室溫；

6、(4)溫軋：將所述薄板加熱并保溫一段時間后進行六道次溫軋，隨后將其水淬至室溫；

7、(5)軋后熱處理：將溫軋后的所述薄板進行回火處理，隨后水淬至室溫，得到高碳8mn中錳鋼溫軋板。

8、在可以包括上述實施例的一些實施例中，步驟(1)中，所述鋼錠包括如下質(zhì)量百分比的組分：c?1.17％、mn?8.10％、al?5.59％、cu?2.05％、其余為fe以及不可避免的雜質(zhì)。

9、在可以包括上述實施例的一些實施例中，步驟(2)的具體過程為：將所述鑄錠加熱至1200-1250℃，保溫2-3h后鍛造成橫截面為100mm×30mm的板坯，隨后空冷至室溫。

10、在可以包括上述實施例的一些實施例中，步驟(3)的具體過程為：將所述板坯加熱至1200-1250℃，保溫2-3h后進行六道次熱軋，開軋溫度為1150-1250℃，終軋溫度為900℃，每道次軋制壓下量為13-15％，得到4mm±0.4mm厚的薄板，隨后將其水淬至室溫。

11、在可以包括上述實施例的一些實施例中，步驟(4)中，所述六道次溫軋具體過程為：前三道次溫軋先將薄板軋至3mm±0.3mm厚，隨后薄板在650℃下再次保溫15min，結(jié)束后進行后三道次溫軋將薄板最終軋至2mm±0.2mm厚。

12、在可以包括上述實施例的一些實施例中，步驟(4)中，所述加熱溫度為650℃，保溫時間為15min。

13、在可以包括上述實施例的一些實施例中，步驟(5)中，所述回火溫度為500℃，回火時間為1h。與傳統(tǒng)臨界間退火處理不同，本申請軋后熱處理溫度為500℃，回火1h，長時間回火下中錳鋼內(nèi)部元素重新配分，使奧氏體在變形中可更充分地發(fā)生相變誘導(dǎo)塑性(trip)效應(yīng)，在保證一定延伸率的前提下有效提升了中錳鋼的強度。本申請方法操作簡單，成本低，效率高，不需要臨界退火熱處理，適用范圍廣，利于工藝化生產(chǎn)及應(yīng)用。

14、本申請實施例第二方面還提供一種高碳8mn中錳鋼溫軋板，采用上述的方法制得的高碳8mn中錳鋼溫軋板，所述高碳8mn中錳鋼溫軋板的屈服強度為766-789mpa，抗拉強度為1570-1685mpa，延伸率為20.6-21.3％，強塑積為33.4-34.7gpa％。

15、本申請實施例第三方面還提供上述的高碳8mn中錳鋼溫軋板在汽車材料中的應(yīng)用。

16、本申請實施例與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

17、本申請在8mn鋼的基礎(chǔ)上，適當提高c元素含量，通過元素調(diào)控與溫軋工藝協(xié)同保證了鋼中適宜的奧氏體含量，使其在變形過程中能更加緩慢且充分地發(fā)生trip效應(yīng)，顯著提升了產(chǎn)品的力學(xué)性能；在保證操作簡單、成本低、效率高的前提下，有效提升了中錳鋼的強度，促進了中錳鋼的工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種高碳8mn中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳8mn中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鋼錠包括如下質(zhì)量百分比的組分：c?1.17％、mn?8.10％、al?5.59％、cu?2.05％、其余為fe以及不可避免的雜質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳8mn中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(2)的具體過程為：將所述鑄錠加熱至1200-1250℃，保溫2-3h后鍛造成橫截面為100mm×30mm的板坯，隨后空冷至室溫。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳8mn中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(3)的具體過程為：將所述板坯加熱至1200-1250℃，保溫2-3h后進行六道次熱軋，開軋溫度為1150-1250℃，終軋溫度為900℃，每道次軋制壓下量為13-15％，得到4mm±0.4mm厚的薄板，隨后將其水淬至室溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳8mn中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述六道次溫軋具體過程為：前三道次溫軋先將薄板軋至3mm±0.3mm厚，隨后薄板在650℃下再次保溫15min，結(jié)束后進行后三道次溫軋將薄板最終軋至2mm±0.2mm厚。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳8mn中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述加熱溫度為650℃，保溫時間為15min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳8mn中錳鋼溫軋板的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述回火溫度為500℃，回火時間為1h。

8.一種高碳8mn中錳鋼溫軋板，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任一項所述的方法制得的高碳8mn中錳鋼溫軋板，所述高碳8mn中錳鋼溫軋板的屈服強度為766-789mpa，抗拉強度為1570-1685mpa，延伸率為20.6-21.3％，強塑積為33.4-34.7gpa％。

9.權(quán)利要求8所述的高碳8mn中錳鋼溫軋板在汽車材料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本申請實施例涉及一種高碳8Mn中錳鋼溫軋板及其制備方法和應(yīng)用，屬于汽車用第三代超高強鋼技術(shù)領(lǐng)域。本申請實施例的高碳8Mn中錳鋼溫軋板的制備方法，包括以下步驟：(1)熔煉：在真空環(huán)境下將鋼錠熔煉澆鑄得到炮彈狀鑄錠；(2)鍛造：將所述鑄錠鍛造成板坯，隨后空冷至室溫；(3)熱軋：將所述板坯進行六道次熱軋得到薄板，隨后將其水淬至室溫；(4)溫軋：將所述薄板加熱并保溫一段時間后進行六道次溫軋，隨后將其水淬至室溫；(5)軋后熱處理：將溫軋后的所述薄板進行回火處理，隨后水淬至室溫，得到高碳8Mn中錳鋼溫軋板。本申請實施例所提供的高碳8Mn中錳鋼溫軋板的屈服強度為766?789MPa，抗拉強度為1570?1685MPa，延伸率為20.6?21.3％，強塑積為33.4?34.7GPa％。

技術(shù)研發(fā)人員：巖雨,張言,張瑜,韓剛
受保護的技術(shù)使用者：武安北科先進鋼鐵科技服務(wù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14