CN101381839A - 高强塑积合金钢及其热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强塑积合金钢及其热处理工艺，其化学成分百分含量为：C：0.03～0.05％，Mn：30±0.5％，Al：3±0.5％，Si：3±0.5％，其余为Fe。其工艺包括以下步骤有：将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；通电加热，升温速率6～9℃/分钟；升温至1100℃时开始保温，此时温度跳动≤±5℃，保温时间2～5小时视工件大小而定；保温结束后将工件从电阻加热炉内取出，迅速投入水池中，水温≤30℃，并摆动；当工件表面不再有明显蒸汽产生时，即可将工件从水池中取出。本发明提供的高强塑积合金钢及其热处理工艺，可对高强塑积TWIP钢组织与性能进行调控，可针对应用条件对材料强度与塑性在较高的水平上进行调节。

Description

高强塑积合金钢及其热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种具有极高强塑积(抗拉强度与延伸率之积)的高合金钢。通过合金成分控制及适当热处理，该合金抗拉强度可达600～750MPa，延伸率可达55～85％。
背景技术
随着能源和环境问题的日益突出，轻量化已成现代汽车的发展趋势，由此对汽车用钢的强韧性水平有了更高的要求。此外，为了提高汽车的被动安全性能，要求汽车用钢有尽可能高的吸能本领，即具有高强塑积。为实现这一目的，近年来世界主要汽车钢生产企业及研究部门开展了集中攻关研究，开发出一系列兼有高强度和高延伸率的汽车车身用钢，如双相(DP)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢以及孪晶诱导塑性(TWIP)钢，其中以TWIP钢综合性能最佳。该合金主要化学成分为：C≤0.03％，Mn:25～30％，Al 3％，Si 3％，其余为Fe，其主要性能特点为：断后伸长率一般≥80％，抗拉强度一般≥650MPa，强塑积达50000MPa％以上，是高强韧性TRIP钢的2倍。此外，TWIP钢还具有很高的吸能本领，室温下吸能本领可达0.5J/mm3，是传统深冲钢的2倍以上。除了在汽车领域有重要的应用以外，TWIP钢在其它有高强韧性要求的结构中也有广泛的应用前景。
关于TWIP钢高塑性产生的机制目前已有较一致的认识，有关合金成分、组织表征及性能特点等方面也有一些研究报道。但是，目前文献报道的材料最佳成分与性能有很大差别，材料组织与力学性能之间的关系还很不清楚，尤其是决定材料组织和力学性能的关键热处理工艺目前尚未见有报道。因此，探索材料成分、热加工工艺、组织和性能之间的内在联系，从而可根据实际应用特点进行材料及加工工艺设计，获得最佳的服役行为，是本领域亟待解决的核心问题。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种高强塑积合金钢及其热处理工艺，可对高强塑积TWIP钢组织与性能进行调控，可针对应用条件对材料强度与塑性在较高的水平上进行调节。
本发明的技术方案如下：
高强塑积合金钢，其特征在于其化学成分百分含量为：C：0.03～0.05％，Mn:：30±0.5％，Al：3±0.5％，Si 3±0.5％，其余为Fe。
高强塑积合金钢，其特征在于其化学成分百分含量为：C：0.001～0.003％，Mn:：25±0.5％，Al：3±0.5％，Si 3±0.5％，其余为Fe。
所述的高强塑积合金钢的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；
(2)通电加热，升温速率6～9℃/分钟；
(3)升温至1100℃时开始保温，此时温度跳动≤±5℃，保温时间2～5小时视工件大小而定；
(4)保温结束后将工件从电阻加热炉内取出，迅速投入水池中，水温≤30℃，并摆动；
(5)当工件表面不再有明显蒸汽产生时，即可将工件从水池中取出。
所述的高强塑积合金钢的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；
(2)通电加热，升温速率6～9℃/分钟；
(3)升温至1050℃时开始保温，此时温度跳动≤±5℃，保温时间2～6小时，视工件大小而定；
(4)保温结束后切断电源，保持工件在加热炉内随炉冷却；
(5)当炉温≤100℃时，即可将工件从炉中取出。
附图说明
图1为高强、较高延伸率TWIP钢热处理工艺。
图2为高强、较高延伸率TWIP钢典型拉伸应力应变曲线。
图3为高延伸率、较高强度TWIP钢热处理工艺。
图4为高延伸率、较高强度TWIP钢典型拉伸应力应变曲线。
本发明的优点是：本发明提供的高强塑积合金钢及其热处理工艺，可对高强塑积TWIP钢组织与性能进行调控，可针对应用条件对材料强度与塑性在较高的水平上进行调节。
具体实施方式
例1：
1、高强、较高延伸率TWIP钢化学成分与热处理工艺
1.1 化学成分
C：0.03～0.05％，Mn:：30±0.5％，Al：3±0.5％，Si 3±0.5％，其余为Fe。
1.2 热处理工艺
工艺制度如图1所示，具体要求如下：
(1)将工件置于电阻加热炉内(有无气氛保护均可)，工件间应留有适当间隙；
(2)通电加热，升温速率6～9℃/分钟；
(3)升温至1100℃时开始保温，此时温度跳动≤±5℃，保温时间2～5小时(视工件大小而定)；
(4)保温结束后将工件从电阻加热炉内取出，迅速投入水池中(水温≤30℃)并摆动；
(5)当工件表面不再有明显蒸汽产生时，即可将工件从水池中取出。
1.3 性能特点
抗拉强度：650～700MPa，断后延伸率55～70％。典型拉伸应力应变曲线如图2所示。
例2：
2、高延伸率、较高强度TWIP钢化学成分与热处理工艺
2.1 化学成分
C：0.001～0.003％，Mn:：25±0.5％，Al：3±0.5％，Si 3±0.5％，其余为Fe。
2.2 热处理工艺
工艺制度如图3所示，具体要求如下。
(1)将工件置于电阻加热炉内(有无气氛保护均可)，工件间应留有适当间隙；
(2)通电加热，升温速率6～9℃/分钟；
(3)升温至1050℃时开始保温，此时温度跳动≤±5℃，保温时间2～6小时(视工件大小而定)；
(4)保温结束后切断电源，保持工件在炉内随炉冷却；
(5)当炉温≤100℃时，即可将工件从炉中取出。
2.3 性能特点
抗拉强度：600～650MPa，断后延伸率75～85％。典型拉伸应力应变曲线如图4所示。

Claims (4)

1、高强塑积合金钢，其特征在于其化学成分百分含量为：C：0.03～0.05％，Mn:：30±0.5％，Al：3±0.5％，Si3±0.5％，其余为Fe。
2、高强塑积合金钢，其特征在于其化学成分百分含量为：C：0.001～0.003％，Mn:：25±0.5％，Al：3±0.5％，Si3±0.5％，其余为Fe。
3、根据权利要求1所述的高强塑积合金钢的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；
(2)通电加热，升温速率6～9℃/分钟；
(3)升温至1100℃时开始保温，此时温度跳动≤±5℃，保温时间2～5小时视工件大小而定；
(4)保温结束后将工件从电阻加热炉内取出，迅速投入水池中，水温≤30℃，并摆动；
(5)当工件表面不再有明显蒸汽产生时，即可将工件从水池中取出。
4、根据权利要求2所述的高强塑积合金钢的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)将工件置于电阻加热炉内，工件间应留有适当间隙；
(2)通电加热，升温速率6～9℃/分钟；
(3)升温至1050℃时开始保温，此时温度跳动≤±5℃，保温时间2～6小时，视工件大小而定；
(4)保温结束后切断电源，保持工件在加热炉内随炉冷却；
(5)当炉温≤100℃时，即可将工件从炉中取出。
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