一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法

本发明涉及金属材料制备，具体涉及一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法。

背景技术：

1、随着国民经济发展水平的快速提升，汽车工业步入了高速发展阶段。伴随汽车工业高速发展而产生的环境污染与能源危机，汽车轻量化对节能减排和环境保护有非常显著的效果。汽车工业中采用的钢材主要用于汽车结构件，提高钢材的强度以降低车身重量成为当前钢企、车企和科研院所的研发重点。相对于第一、二代先进高强钢，中锰钢具有较好的性能和成本匹配。因此，中锰钢被认为是第三代先进高强钢的候选材料之一。

2、中锰钢优异的力学性能与其多相组成和独特的相变效应存在着密切的联系。其退火组织通常由铁素体和奥氏体构成，组织中亚稳奥氏体在塑性变形过程中主要通过发生相变诱导塑性(trip)效应显著地提升钢材的强度和塑性。然而，中锰钢在加工硬化过程中会出现宏观剪切带(应变局域化，在拉伸曲线上表现为锯齿流变)，从而导致冷成形中锰钢在其表面出现一系列带状褶皱。褶皱缺陷深入钢材表面，影响表面质量和部件安全，成为限制中锰钢生产和应用的关键问题。目前，有关中锰钢的理论研究表明，可动位错与碳原子交互作用(动态应变时效)是导致锯齿流变的主因。

3、因此，抑制中锰钢锯齿流变现象具有重要的理论意义和工程应用价值。虽然针对抑制锯齿流变已提出优化成分设计和电脉冲处理等方法，但是缺乏相关的组织结构调控方法使中锰钢呈现高强塑积、无锯齿流变的力学行为。

4、鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决如何通过调控组织结构和奥氏体中的碳含量，使中锰钢的锯齿流变得到抑制且具有高强塑积的问题，提供了一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法。

2、为了实现上述目的，本发明公开了一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法，包括以下步骤：

3、s1，确定碳含量：

4、根据不同碳含量中锰钢的锯齿流变剧烈程度确定中锰钢的碳含量范围；

5、s2，确定热处理温度：

6、根据不同温度热处理的中锰钢室温力学性能确定轧制方式和热处理温度；

7、s3，制备沿长度方向的非均匀组织：

8、对变截面钢板进行轧制和热处理以制备沿长度方向的非均匀组织；

9、s4，确定工艺参数范围和非均匀组织特征：

10、沿轧制方向的不同位置切割拉伸试样并进行测试，筛选出可以抑制锯齿流变兼具高强塑积的工艺参数范围和非均匀组织特征。

11、所述步骤s1中通过室温拉伸实验评估不同碳含量中锰钢的锯齿流变剧烈程度，选择锯齿流变剧烈程度较弱的中锰钢的碳含量作为碳含量的上限。

12、所述步骤s2中对步骤s1确定的含碳量中锰钢进行不同温度、相同时间的热处理，筛选出强塑积较高、锯齿流变轻微的热处理温度。

13、所述步骤s3中设计、切割变截面钢板，然后对变截面钢板进行轧制和热处理以制备沿长度方向的非均匀组织。

14、所述轧制和热处理的方式为步骤s2中确定的轧制方式和热处理温度。

15、所述步骤s4中沿轧制方向的不同位置切割拉伸试样，在室温下进行拉伸实验，筛选出锯齿流变得到明显抑制且具有高强塑积的样品，确定工艺参数和表征其显微组织中的奥氏体体积分数和微观组织形貌。

16、与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明中的针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法，可通过调控组织结构使中锰钢的锯齿流变得到抑制且具有高强塑积，便于在钢板生产阶段得到呈现高强塑积、弱锯齿流变力学行为的中锰钢，可省去后期电脉冲加工抑制锯齿流变的工序和能源消耗，以及节约添加合金元素带来的生产成本，值得被推广。

17、本发明针对中锰钢中普遍出现高强塑积与无或弱锯齿流变不兼容这一现象；在对非均匀组织结构的调控上，通过设计梯形板尺寸与梯形板轧制变形后沿长度方向的形变梯度变化，构筑沿长度方向的梯度非均匀组织，最终得到抑制中锰钢室温锯齿流变兼具高强塑积的结果。

技术特征：

1.一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法，其特征在于，所述步骤s1中，通过室温拉伸实验评估不同碳含量中锰钢的锯齿流变剧烈程度，选择锯齿流变剧烈程度较弱的中锰钢的碳含量作为碳含量的上限。

3.如权利要求1所述的一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法，其特征在于，所述步骤s2中，对步骤s1确定的含碳量中锰钢进行不同温度、相同时间的热处理，筛选出强塑积较高、锯齿流变轻微的热处理温度。

4.如权利要求1所述的一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法，其特征在于，所述步骤s3中，设计、切割变截面钢板，然后对变截面钢板进行轧制和热处理以制备沿长度方向的非均匀组织。

5.如权利要求4所述的一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法，其特征在于，所述轧制和热处理的方式为步骤s2中确定的轧制方式和热处理温度。

6.如权利要求1所述的一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法，其特征在于，所述步骤s4中，沿轧制方向的不同位置切割拉伸试样，在室温下进行拉伸实验，筛选出锯齿流变得到明显抑制且具有高强塑积的样品，确定工艺参数和表征其显微组织中的奥氏体体积分数和微观组织形貌。

技术总结
本发明涉及金属材料制备技术领域，具体涉及一种针对中锰钢抑制室温锯齿流变兼具高强塑积的组织调控方法，属于金属材料制备技术领域，包括以下步骤：S1：确定碳含量；S2：确定热处理温度；S3：制备沿长度方向的非均匀组织；S4：确定工艺参数范围和非均匀组织特征。本发明采取适当降低碳含量结合构筑长度方向的非均匀组织来抑制中锰钢的室温锯齿流变并具有高强塑积，可以为中锰钢提供抑制锯齿流变、兼具高强塑积的组织调控方法，对其他含亚稳奥氏体相金属材料的抑制锯齿流变、保持良好力学性能也具有借鉴意义，值得被推广使用。

技术研发人员：郑成思,俞程诚,唐阳,贾志垚,齐睿,王永强,李娜,张明亚
受保护的技术使用者：安徽工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29