專利名稱：含釩低碳高強度高塑性的孿晶誘發塑性鋼的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有低的氫敏感性的含釩高強度高塑性的無需水韌處理的熱軋孿晶誘發塑性鋼的制備方法。屬特種鋼制備工藝技術領域。
背景技術：
由于能源和環境問題而引起了汽車業減輕車重的變革，人們開始用高強度鋼 (HSS,High Strength Meel)來替代軟鋼，這種替代可有效降低車重和油耗，并不降低安全
可靠性。孿晶誘發塑性(TWIP :Twinning Induced Plasticity)鋼由于其獨特的強韌化機制，即通過形變過程中產生的形變孿晶來誘發塑性，同時形變產物又增強了材料強度，可使材料同時具有高的強韌性，被共認為新一代汽車用高強度鋼。TffIP鋼成分設計要求是，使其在形變過程中產生孿晶，抑制馬氏體相變，從而產生 TffIP效應。層錯能是TWIP鋼產生TWIP效應的主要因素，當層錯能介于25mJ/nT80mJ/m2 時，易于發生TWIP效應，通過形變過程中孿晶的形成來推遲鋼的頸縮，達到高的塑性。常規TWIP鋼的制備都是要經過水韌處理的，即把冷軋或熱軋后的TWIP鋼再加熱到1000C以上，保溫一定時間后淬水，這樣才能使TWIP鋼在變形過程中具有TWIP效應。水韌處理使得TWIP鋼的應用受到限制。另外，常規TWIP鋼都具有較高的氫敏感性，導致延遲斷裂的發生，使其無法實際應用。為此需要發明一種低的氫敏感性的無需水韌處理的高強度TWIP鋼。

發明內容
本發明的目的在于提供一種含釩低碳高強度高塑性的無需水韌處理的并具有低的氫敏感性的熱軋低碳孿晶誘發塑性鋼的制備方法。本發明一種含釩高強度高塑性的孿晶誘發塑性鋼，其特征在于具有如下的化學組成及重量百分比C 0. 6 0. 80%, Si 0. 10 0. 40%, Mn 15. 0 18. 0%, V 0. 15 0. 25%,
Fe余量。本發明一種含釩低碳高強度高塑性的孿晶誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于是有以下的過程和步驟
a.按上述配方進行原料配合，將所得配合料按常規工藝放在真空感應爐內進行冶煉， 冶煉溫度1400°C以上，在冶煉過程中充入氬氣保護，然后進行模鑄或連鑄；
b.模鑄脫模后，將鑄錠再加熱至1200 1250°C進行反復錘打，形成一定厚度的鍛造
坯；
c.將上述鍛造坯或連鑄坯再加熱至1200°C，并保溫半小時；
d.然后進行熱軋，熱軋的初軋溫度為1100 1200°C，終軋溫度為850 900°C，將鋼坯熱軋至1. 5 2謹厚；
e.將熱軋后的鋼坯在空氣中冷卻，冷卻至室溫，得到高強度高塑性的含釩低碳孿晶誘發塑性鋼。本發明的TWIP鋼含有一定量的碳、硅、錳和釩，其中的釩元素形成彌散分布的碳化物，每一個碳化物都是氫的聚集處，若碳化物彌散分布，可使每個碳化物處聚集的氫原子數量下降，從而降低了氫對鋼性能造成的危害。同時，彌散分布的碳化物對強度也有貢獻。由于釩降低奧氏體的層錯能，不利于TWIP效應，所以，發明鋼中的釩含量不能太高，為 0. 15 0. 25%。鋼中的碳和硅主要用于提高鋼的強度。較高的硅將導致層錯能下降，不利于 TffIP效應，同時還將導致焊接性下降、表面質量下降等問題，故發明鋼的硅含量小于0. 5%。 發明鋼的碳含量為0. 6^0. 8%，一方面是為了提高強度，另一方面是減少錳的含量，因為碳和錳都提高層錯能。通過碳、錳成分的配合，使鋼的層錯能在20mJ/m2左右，并使鋼的奧氏體具有一定的穩定性，這樣當鋼熱軋后空冷就可以獲得全部的奧氏體，在變形過程中奧氏體主要發生誘發機械孿晶，使鋼具有高的塑性。發明的含釩TWIP鋼具有IOOOMPa以上的抗拉強度、40%以上的延伸率，無需水韌處理。


圖1為本發明鋼熱軋后的XRD圖。圖2為本發明鋼與對比鋼在不同環境氣氛下的拉伸曲線比較圖。
具體實施例方式現將本發明的具體實施例敘述于后。實施例1
本實施例采用的含釩高強度高塑性的孿晶誘發塑性鋼的組成及其重量百分含量為C 0. 8%，Si 0. 3%，Mnl8%，V 0. 2%，Fe余量。其制備過程如下在50kg真空感應爐內進行冶煉，冶煉過程中充氬氣保護，然后進行模鑄。脫模后，鑄錠再被加熱至1200°C以上進行反復錘打，成25mm厚的鍛造坯。鍛造坯再被加熱至1200°C，保溫半小時后進行熱軋，熱軋的初軋溫度控制在1100 1200°C，終軋溫度控制在850-900°C，熱軋至1. 5_2mm厚，軋后空冷至室溫。即可得到具有低的氫敏感性的高強度高塑性的無需水韌處理的熱軋低碳孿晶誘發塑性鋼。熱軋空冷后發明鋼靜態力學性能值如表1。靜態檢測條件應變速率為ΙΟ—、—1。表1熱軋空冷后發明鋼靜態力學性能
試樣屈服強度σ s (Iffa)抗拉強度ob (Mpa)延伸率δ (%)1#6431110582#652113064
熱軋后發明鋼的組織全部為奧氏體相，其XRD結果如圖1所示。圖2是發明鋼與對比鋼在不同氣氛環境下的應力應變曲線的比較，對比鋼的成分為C 0. 8%, Si 0. 3%,Mnl8%,Fe 余量，與發明鋼相比其它成分都一樣，但是不含釩，制備方法也與發明鋼一樣。比較可見，對比鋼在高純氫環境下進行拉伸時，塑性明顯下降；發明鋼在高純氫環境和真空環境下進行拉伸，塑性基本不變，說明發明鋼具有低的氫敏感性。結果表明，本發明方法制得的含釩高強度高塑性的熱軋低碳孿晶誘發塑性鋼具有低的氫敏感性和具有高的強度、塑性，且無需水韌處理。 圖1為本發明鋼熱軋后的XRD圖，由2theta角標定后圖中所有的衍射峰都屬于奧氏體的衍射峰，說明本發明鋼熱軋空冷后的組織都是奧氏體。圖2為本發明鋼與對比鋼在不同環境氣氛下的拉伸曲線比較圖，對比鋼在高純氫環境下進行拉伸時，塑性明顯下降；發明鋼在高純氫環境和真空環境下進行拉伸，塑性基本不變，說明發明鋼具有低的氫敏感性。
權利要求
1.一種含釩低碳高強度高塑性的孿晶誘發塑性鋼，其特征在于具有如下的化學組成及重量百分比C 0. 6 0. 80%, Si 0. 10 0. 40%, Mn 15. 0 18. 0%, V 0. 15 0. 25%, Fe 余量。
2.一種含釩低碳高強度高塑性的孿晶誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于是有以下的過程和步驟a.按上述配方進行原料配合，將所得配合料按常規工藝放在真空感應爐內進行冶煉， 冶煉溫度1400°C以上，在冶煉過程中充入氬氣保護，然后進行模鑄或連鑄；b.模鑄脫模后，將鑄錠再加熱至1200 1250°C進行反復錘打，形成一定厚度的鍛造坯；c.將上述鍛造坯或連鑄坯再加熱至1200°C，并保溫半小時；d.然后進行熱軋，熱軋的初軋溫度為1100 1200°C，終軋溫度為850 900°C，將鋼坯熱軋至1. 5 2謹厚；e.將熱軋后的鋼坯在空氣中冷卻至室溫，最終得到高強度高塑性的無需水韌處理的含釩低碳孿晶誘發塑性鋼。
全文摘要
本發明涉及一種具有低的氫敏感性的含釩高強度高塑性的無需水韌處理的熱軋孿晶誘發塑性鋼的制備方法。屬特種鋼制備工藝技術領域。本發明一種含釩高強度高塑性的孿晶誘發塑性鋼，其特征在于具有如下的化學組成及重量百分比C0.6～0.80%，Si0.10～0.40%，Mn15.0～18.0%，V0.15～0.25%，Fe余量。將具有上述組成的鋼坯經熱軋，制成厚度為1.5—3.5mm的鋼板，熱軋終軋溫度850-900℃，軋后空冷至室溫。即可得到具有低的氫敏感性的高強度高塑性的無需水韌處理的熱軋低碳孿晶誘發塑性鋼。發明鋼的抗拉強度大于1000MPa，延伸率大于40%。
文檔編號C21D8/00GK102330019SQ201110332798
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者史文, 周揚, 曾敬山, 李麟, 符仁鈺, 閻琦 申請人:上海大學