一种高强塑积奥氏体成分化学异质性中锰钢的制备方法

本发明属于金属材料制备，具体涉及一种高强塑积奥氏体成分化学异质性中锰钢的制备方法。

背景技术：

1、随着汽车工业的快速发展，对汽车用钢材料的轻量化、高强度化要求日益增长。中锰钢作为一种新型钢铁材料，因其卓越的力学性能，被认为是第三代先进高强度汽车用钢的有力候选材料。中锰钢的mn含量通常在5％至12％之间，这赋予了其良好的淬透性，使得在热轧后冷却过程中容易形成马氏体组织。通过后续的室温冷轧和临界区退火工艺，可以获得由铁素体和残余奥氏体组成的双相组织，这种组织结构赋予了中锰钢高抗拉强度(800-1300mpa)和较高的延伸率(30％-60％)，满足了汽车轻量化和安全性的需求。

2、中锰钢的制备工艺流程主要包括冶炼、热轧、冷轧和两相区退火。其中，两相区退火是在恒定温度下进行，以形成所需的微观组织。然而，现有技术中制备中锰钢的化学异质性(即化学成分的非均匀分布)通常采用闪速加热技术。该技术通过大于30℃/min的加热速率，实现快速加热，使得奥氏体中的元素在加热过程中来不及充分扩散，从而形成化学异质性。尽管这种技术能够获得所需的材料特性，但它对设备的要求较高，成本也相对较高。此外，闪速加热技术并不适用于大块钢板的加热，且难以在现有的冷轧带钢生产线上应用，这限制了其在工业生产中的广泛应用。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种高强塑积奥氏体成分化学异质性中锰钢的制备方法，通过变温(连续加热/冷却)临界区退火工艺下，实现奥氏体中晶内到晶界溶质元素梯度分布的异质性构筑，进而实现对不同奥氏体晶粒稳定性的差异化调控，提高中锰钢的综合力学性能。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

3、一种高强塑积奥氏体成分化学异质性中锰钢的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、奥氏体区热轧：将中锰钢置于高温箱式电阻炉中加热至一定温度，并在此温度下进行保温，经高刚度二辊热轧实验轧机热轧成厚度为5mm的坯料板，空冷至室温；

5、s2、两相区加热：将步骤s1得到的坯料板用电火花线切割切成10cm长的板料，将切好的板料置于高温炉中，并在此温度下进行保温0.5-3h后，空冷至室温；

6、s3、冷轧：将步骤s2得到的板料冷轧为板材，用电火花线切割将冷轧板材切成狗骨头形状，得到拉伸件；

7、s4、变温处理：将步骤s3得到的拉伸件，置于650℃-750℃高温炉中，进行变温处理，拿出拉伸件，水淬至室温。

8、优选的，步骤s1中锰钢材料包括c、mn、al、zr、nb、v中的两种或多种元素。

9、进一步，优选的，步骤s1中锰钢包括c-mn-al中锰钢、c-mn-al-zr中锰钢、c-mn-al-nb中锰钢、c-mn-al-v中锰钢、中锰钢中的一种或两种。

10、优选的，中锰钢的化学成分按质量百分比为：c：0.1％-0.5％、mn：5％-10％、al：0.5％-3％、zr+nb+v≤0.5％，余量为fe和不可避免的杂质。

11、进一步，优选的，c-mn-al中锰钢中c、mn、al质量百分比为0.1-0.5：3-10：0.5-3；c-mn-al-zr中锰钢中c、mn、al、zr质量百分比为0.1-0.5：3-10：0.5-3：0-0.5；c-mn-al-nb中锰钢中c、mn、al、nb质量百分比为0.1-0.5：3-10：0.5-3：0-0.5；c-mn-al-v中锰钢c、mn、al、v质量百分比为0.1-0.5：3-10：0.5-3：0-0.5。

12、优选的，步骤s1中将中锰钢加热至1050-1200℃，并在此温度下进行保温0.5-3h。

13、优选的，步骤s2中高温炉温度为550-650℃，并在此温度下进行保温0.5-3h。

14、优选的，步骤s3中将板料冷轧至厚度为1.6mm。

15、优选的，步骤s4中，所述变温处理是将拉伸件进行随炉升温处理或随炉降温处理中的一种。

16、优选的，步骤s4中，将步骤s3得到的拉伸件，置于650℃高温炉中，以0.33-10℃/min的速率随炉升温至670-750℃，拿出拉伸件，水淬至室温。

17、优选的，步骤s4中，将步骤s3得到的拉伸件，置于670℃-750℃高温炉中，以0.33-10℃/min的降温速率随炉降温至650℃，拿出拉伸件，水淬至室温。

18、本发明还提供了一种中锰钢材料，通过上述的制备方法获得。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、本发明提供了高强塑积奥氏体成分化学异质性中锰钢的制备方法，公开了变温临界区退火工艺，通过连续加热/冷却的方式，实现了对奥氏体化学异质性分布的有效调控。在该工艺下，奥氏体晶粒在不同温度下形核和长大，从而在晶内到晶界形成了溶质元素(如mn)的梯度分布。这种异质性构筑不仅实现了对不同奥氏体晶粒稳定性的差异化调控，而且提高了中锰钢的综合力学性能。

21、本发明的变温临界区退火工艺不仅是一种创新的奥氏体化学异质性分布制备技术，而且通过实现溶质元素在晶内到晶界的梯度分布，有效提高了中锰钢的综合力学性能，包括强度、塑性以及抗变形能力，为中锰钢在高性能应用领域的广泛应用提供了技术基础。

技术特征：

1.一种高强塑积奥氏体成分化学异质性中锰钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中锰钢材料包括c、mn、al、zr、nb、v中的两种或多种元素。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中将中锰钢加热至1050-1200℃，并在此温度下进行保温0.5-3h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中高温炉温度为550-650℃，并在此温度下进行保温0.5-3h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中将板料冷轧至厚度为1.6mm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述变温处理是将拉伸件进行随炉升温处理或随炉降温处理中的一种。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，将步骤s3得到的拉伸件，置于650℃高温炉中，以0.33-10℃/min的速率随炉升温至670-750℃，拿出拉伸件，水淬至室温。

8.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，将步骤s3得到的拉伸件，置于670-750℃高温炉中，以0.33-10℃/min的降温速率随炉降温至650℃，拿出拉伸件，水淬至室温。

9.一种中锰钢材料，其特征在于，通过权利要求1至8中任一所述的制备方法获得。

技术总结本发明公开了一种高强塑积奥氏体成分化学异质性中锰钢的制备方法，属于金属材料制备技术领域，其制备方法，包括以下步骤：S1、奥氏体区热轧；S2、两相区加热；S3、冷轧；S4、变温处理。本发明通过变温处理的方式，实现了对奥氏体化学异质性分布的有效调控，在该工艺下，奥氏体晶粒在不同温度下形核和长大，从而在晶内到晶界形成了溶质元素(如Mn)的梯度分布。这种异质性构筑不仅实现了对不同奥氏体晶粒稳定性的差异化调控，而且提高了中锰钢的综合力学性能。技术研发人员：张明赫,季泽,王焱,冯运莉受保护的技术使用者：华北理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18