一种超高塑性TWIP钢的生产方法与流程

本发明涉及钢铁轧制及热处理技术领域，尤其涉及低碳fe-mn-al-si系twip钢轧制及热处理工艺。

背景技术：

随着全球能源危机和环境恶化的日益加剧，节能减排越来越受到国家和社会的重视。而减少汽车尾气排放是节能减排，保护环境的重要措施。降低汽车重量可提高燃油效率并减少尾气排放量，有研究表明汽车重量每减轻1％，燃料可降低0.6％～1.0％。具有优异强韧性组合的孪晶诱导塑性(twip)钢，可用于汽车车身生产来减轻车重、降低尾气排放和提高汽车安全性。自1997年命名孪晶诱导塑性(twip)钢以来，twip钢以其出色的力学性能如高的抗拉强度、优异的伸长率、高的应变硬化率和高的能量吸收率引起汽车行业广泛的关注，被认为是有发展潜力的新型高强度汽车用钢。作为新一代汽车用钢，twip钢已被应用于汽车安全零部件、耐冲击零部件、底盘零部件等的制造。同时twip钢较低的屈服强度(200～500mpa)又限制了其在汽车等行业更深入的应用，如何在提高twip钢的屈服强度同时保持其优异的塑性是twip钢研究领域的热门问题。本发明提供了一种超高塑性twip钢的生产方法，为后续的轧制提供了合适的组织及超高的延伸率。

微合金化twip钢是在twip钢添加铌、钒、钛等微量元素，以达到提高twip钢强度的目的。与未添加微合金元素twip钢(延伸率在50-95％左右)相比，延伸率有较大幅度下降，一般在40-65％左右。而且twip钢在轧制后会出现强度上升而延伸率下降严重的问题，如何在提升强度的同时保留合适的塑性也对轧制前的twip钢的塑性及组织提出要求。本发明可有效解决微合金化twip钢塑性下降、改善twip钢冷轧后延伸率差等问题，为其后续加工或应用提供更多选择。

技术实现要素：

为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种超高塑性twip钢的生产方法，可获得总延伸率达到120％的fe-mn-al-si系twip钢与总延伸达到100％的fe-mn-al-si-v系twip钢，为后续的加工、应用提供良好的组织及超高的延伸率。

本发明提供的是一种超高塑性twip钢的生产方法，包括以下步骤：

步骤1)热轧：将twip钢在1200℃均质处理1h后热轧，始轧温度1150℃，终轧温度950℃。

步骤2)温轧：将热轧钢板在150-700℃区间选定温度后加热到指定温度保温5-10分钟，然后在选定温度下进行轧制，轧至目标厚度，空冷或水冷至室温。

步骤3)将温轧后twip钢在1000℃退火15-20分钟，退火工艺为将加热炉升温至目标温度后再将实验钢放入炉中保温15-20分钟，随后空冷至室温。

本发明提供的超高塑性twip钢板生产方法，其有益效果在于温轧结合适宜的热处理，使获得总延伸率超过100％的twip钢成为可能，并且工艺简单，易于操作，适宜大规模生产及推广，为twip钢后续的加工或应用提供了良好组织及力学性能准备，也必将对twip钢性能的提升提供更多的选择。

附图说明

图1为本发明实施例1的低碳fe-mn-al-si系twip钢的金相组织

图2为本发明实施例1、2的低碳fe-mn-al-si系twip钢的力学性能曲线

图3为本发明实施例3、4、5的fe-mn-al-si-v系twip钢的力学性能曲线

具体实施方法

实施例1

本实施例为fe-24mn-2al-1si-0.05c的超高塑性twip钢生产方法，包括以下步骤：

步骤1)热轧：将twip钢在1200℃均质处理1h后热轧，始轧温度1150℃，终轧温度950℃，将铸锭热轧至4mm。

步骤2)温轧：热轧钢板在650℃保温20min后，经3道次温轧至1.5mm厚，每道次轧制后钢板在650℃保温10min，直至完成后空冷至室温。

步骤3)将温轧后的twip钢在1000℃退火15分钟，退火工艺为将电阻炉加热到目标温度后再将实验钢放入炉中保温15分钟，随后取出空冷至室温。

本实施例1的化学成分见表一，其金相试样经手工、机械磨抛后用体积分数为4％的硝酸酒精溶液进行腐蚀，随后在dmi8c金相显微镜观察其微观组织。拉伸实验为实验钢采用astme8/e8m-2013a标准加工成标距为25mm，标宽为6mm的拉伸试样，并在utm5305电子万能试验机上进行多次室温拉伸实验，拉伸速度为1mm/min。由附图1可以看出本实施例1退火后的金相微观组织为晶粒尺寸为25μm左右的完全再结晶晶粒；通过附图2可以看出本实施例1的总延伸率可达到120％，获得了超高的总延伸率，并仍具有较高的强度。

表一：实验钢的化学成分(wt.％)

实施例2

本实施例为fe-24mn-2al-1si-0.05c的超高塑性twip钢板生产方法的对比例，包括以下步骤：

步骤1)热轧：将twip钢在1200℃均质处理1h后热轧，始轧温度1150℃，终轧温度950℃，将铸锭热轧至4mm。

步骤2)温轧：热轧钢板在650℃保温20min后，经3道次温轧至1.5mm厚，每道次轧制后钢板在650℃保温10min，直至完成后空冷至室温。

步骤3)将温轧后的twip钢在800℃退火15分钟，退火工艺为将电阻炉加热到目标温度后再将实验钢放入炉中保温15分钟，随后取出空冷至室温。

拉伸实验为实验钢采用astme8/e8m-2013a标准加工成标距为25mm，标宽为6mm的拉伸试样，并在utm5305电子万能试验机上进行室温拉伸实验，拉伸速度为1mm/min。拉伸实验结果如附图2所示，在650℃温轧twip钢在800℃退火15分钟的twip钢的总延伸率仅为93％，与实例1相比说明本发明有效并大大提高低碳fe-24mn-2al-1si-0.05ctwip钢的总延伸率。

实施例3

本实施例为fe-25mn-3al-3si-0.35c-0.3v的超高塑性twip钢板生产方法，包括以下步骤：

步骤1)热轧：将twip钢在1200℃均质处理1h后热轧，始轧温度1150℃，终轧温度950℃，将铸锭热轧至3mm。

步骤2)温轧：热轧钢板在150℃保温5min后，经3道次温轧至2.4mm厚，轧制完成后水冷至室温。

步骤3)将温轧后的twip钢在1000℃退火20分钟，退火工艺为将电阻炉加热到目标温度后再将实验钢放入炉中保温20分钟，随后取出空冷至室温。

拉伸实验为实验钢采用astme8/e8m-2013a标准加工成标距为25mm，标宽为6mm的拉伸试样，并在utm5305电子万能试验机上进行室温拉伸实验，拉伸速度为1mm/min。拉伸实验结果如附图3所示，在150℃温轧twip钢的总延伸率超过100％，并具有高的强度，说明本发明有效并大大提高微合金化twip钢的总延伸率。

实施例4

本实施例为fe-25mn-3al-3si-0.35c-0.3v的超高塑性twip钢板生产方法，包括以下步骤：

步骤1)热轧：将twip钢在1200℃均质处理1h后热轧，始轧温度1150℃，终轧温度950℃，将铸锭热轧至3mm。

步骤2)温轧：热轧钢板在650℃保温5min后，经1道次温轧至2.5mm厚，轧制完成后水冷至室温。

步骤3)将温轧后的twip钢在1000℃退火15分钟，退火工艺为将电阻炉加热到目标温度后再将实验钢放入炉中保温15分钟，随后取出空冷至室温。

拉伸实验为实验钢采用astme8/e8m-2013a标准加工成标距为25mm，标宽为6mm的拉伸试样，并在utm5305电子万能试验机上进行室温拉伸实验，拉伸速度为3mm/min。拉伸实验结果如附图3所示，在650℃温轧twip钢的总延伸率超过105％，并具有高的强度说明本发明有效并大大提高微合金化twip钢的总延伸率。

实施例5

本实施例为fe-25mn-3al-3si-0.35c-0.3v超高塑性twip钢板生产方法的对比例，包括以下步骤：

步骤1)热轧：将twip钢在1200℃均质处理1h后热轧，始轧温度1150℃，终轧温度950℃，将铸锭热轧至3mm。

步骤2)温轧：热轧钢板在550℃保温5min后，经1道次温轧至2.5mm厚，轧制完成后水冷至室温。

步骤3)将温轧后的twip钢在800℃退火15分钟，退火工艺为将电阻炉加热到目标温度后再将实验钢放入炉中保温15分钟，随后取出空冷至室温。

拉伸实验为实验钢采用astme8/e8m-2013a标准加工成标距为25mm，标宽为6mm的拉伸试样，并在utm5305电子万能试验机上进行室温拉伸实验，拉伸速度为1mm/min。拉伸实验结果如附图3所示，550℃温轧在800℃退火15分钟twip钢的总延伸率仅为65％，与实施例3、4相比说明本发明有效并可大大提高微合金化twip钢的总延伸率。

综上所述，本发明所提供的超高塑性twip钢的生产方法，可以获得总延伸率达到120％的fe-mn-al-si系与总延伸率达到并超过100％的fe-mn-al-si-v系的超高塑性twip钢，对改善微合金化twip钢延伸率具有重要作用，为twip钢后续的加工、应用提供良好的组织及超高的延伸率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。