一種微合金化高錳鋼的熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵材料熱處理工藝領(lǐng)域，具體涉及一種用于微合金化高錳鋼的熱處 理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼鐵材料是目前汽車工業(yè)中使用最廣泛的材料，在可預(yù)見的未來，鋼鐵材料仍然 會(huì)占據(jù)汽車材料的主導(dǎo)地位。近年來，由于人類生存環(huán)境的惡化及能源的短缺，迫使汽車工 業(yè)向輕量化方向發(fā)展。根據(jù)輕量化汽車聯(lián)盟的研究結(jié)果，汽車重量每減少10%，燃油消耗減 少6%~8%，排放減少5%~6%。因此高強(qiáng)鋼已經(jīng)在汽車中大量應(yīng)用。
[0003] 高錳鋼是指錳含量在13%以上的奧氏體鋼，它具有高強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度>1000MPa)、 高塑性(延伸率>60%)及更高的吸收能量值的高強(qiáng)汽車用鋼，越來越受到汽車生產(chǎn)商的青 睞。高錳鋼以其高強(qiáng)度、高塑性成為汽車用高強(qiáng)鋼的研發(fā)熱點(diǎn)，利用釩、鈦、鈮微合金化高錳 鋼也已經(jīng)廣泛開發(fā)，但與之相關(guān)的熱處理技術(shù)很少見諸文獻(xiàn)。
[0004] 高錳鋼傳統(tǒng)熱處理又稱之為水韌處理，是將高錳鋼加熱至某一溫度(一般為 800 - 1200°C，快速冷卻到室溫，對(duì)于高錳鋼鑄件一般還進(jìn)行一次450°C以下的回火。這樣 的傳統(tǒng)熱處理方式不能發(fā)揮微合金元素在高錳鋼中的作用。
[0005][0006][0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明旨在提供一種容易操作，能夠穩(wěn)定發(fā)揮微合金化元素在高錳鋼中析出強(qiáng)化 和氫陷阱作用，提高力學(xué)性能和抗延遲斷裂能力的微合金化高錳鋼的熱處理方法。
[0009] 為此，本發(fā)明所采取的解決方案是：
[0010] 一種微合金化高錳鋼的熱處理方法，其特征在于，將微合金化高錳鋼加熱至 900-1200°C，保溫15 - 30min，以40-65°C /s的冷速冷卻至480 - 600°C，在這一溫度下 保溫15 - 30min ;或者將微合金化高錳鋼加熱至900-1200°C，保溫15 - 30min，水淬至室 溫，然后在 480 - 600°C 回火 15 - 30min。
[0011] 本發(fā)明的熱處理工藝依據(jù)如下：
[0012] 均熱溫度是保證微合金化元素充分固溶與析出的重要參數(shù)，如果均熱溫度過低， 則微合金化元素不能完全固溶，致使微合金化元素的析出量減少，影響微合金化元素作用 的發(fā)揮。如果均熱溫度過高，則導(dǎo)致奧氏體晶粒粗大，使高錳鋼的綜合性能下降。因此，本 發(fā)明中將均熱溫度控制在900-1200°C。冷卻速度決定著微合金化元素析出相的數(shù)目和尺 寸，當(dāng)析出相尺寸細(xì)小、數(shù)量較多時(shí)所起的作用較大。如果冷速慢，則在冷卻過程中在較高 的溫度析出大尺寸的第二相，降低微合金元素的使用效率。因此選擇較快的冷速，以保證微 合金化元素在較低溫度的等溫階段析出，使微合金化元素的作用充分發(fā)揮。另外，如果冷卻 速度過慢，則會(huì)在620 - 650°C生成滲碳體，降低固溶碳，從而嚴(yán)重惡化高錳鋼的性能。等 溫(或者回火）溫度，決定了微合金元素的析出總量以及尺寸，根據(jù)溶度積公式，在化學(xué)成分 相同時(shí)，溫度越低析出相的總量越多、尺寸越細(xì)小。但所有的微合金化元素析出相均存在一 個(gè)最低的析出溫度，在該溫度下析出相不能形核、長大。如果等溫(或者回火）溫度過高，將 會(huì)減少析出相總量并增大析出相的尺寸，不利于微合金化元素作用的發(fā)揮。再者，當(dāng)?shù)葴販?度接近650°C時(shí)，將會(huì)生成大量的滲碳體而惡化高錳鋼的性能。因此，本發(fā)明中將等溫（回 火)溫度控制在480 - 600°C。本發(fā)明中，快冷也可以采取水淬的方式進(jìn)行，但需要在480 - 600°C進(jìn)行回火處理，以保證微合金化元素的充分析出。兩者原理一致，效果相同。一定的 保溫時(shí)間是微合金化元素充分固溶與析出的前提，但時(shí)間過長則會(huì)增加成本、降低效率，本 發(fā)明選擇15-30分鐘。
[0013] 本發(fā)明的熱處理工藝，易于實(shí)現(xiàn)，冷軋產(chǎn)品可以在罩式爐及連退爐進(jìn)行熱處理，只 要發(fā)明中的技術(shù)要求得到滿足，即能獲得性能優(yōu)良的微合金化高錳鋼。本發(fā)明中的微合金 化高錳鋼含釩、鈦、鈮任一元素或其組合。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為：
[0015] 1、本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)施，可以作為微合金化高錳鋼的最終熱處理。
[0016] 2、本發(fā)明熱處理微合金化高錳鋼可以得到較佳力學(xué)性能，高錳鋼的屈服強(qiáng)度在 450Mpa以上，抗拉強(qiáng)度在1000 MPa以上，延伸率60%。
[0017] 3、本發(fā)明可使微合金化元素充分析出，在提高強(qiáng)度的同時(shí)，也極大提高了 TWIP鋼 的抗延遲斷裂能力。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明對(duì)加熱方式及生產(chǎn)線沒有任何限制，只要滿足在900-1200°C保溫15 - 30 分鐘，以大于40°C /s的冷速冷卻至480 - 600°C并保溫10 - 30分鐘；或者在900-1200°C 保溫15 - 30分鐘，水淬，然后在480 - 600°C回火15 - 30分鐘均可。
[0019] 實(shí)施例及對(duì)比例均為含釩微合金化高錳鋼。
[0020] 實(shí)施例1 :
[0021] 將微合金化高錳鋼加熱至900°C，保溫15分鐘，以45°C /s的冷速冷卻至600°C并 保溫15分鐘。
[0022] 實(shí)施例2 :
[0023] 將微合金化高錳鋼加熱至1200°C，保溫30分鐘，以60°C /s的冷速冷卻至480°C， 并保溫30分鐘。
[0024] 實(shí)施例3 :
[0025] 將微合金化高錳鋼加熱至1050°C，保溫20分鐘，以50°C /s的冷速冷卻至550°C， 并保溫20分鐘。
[0026] 實(shí)施例4 :
[0027] 將微合金化高錳鋼加熱至900°C，保溫15分鐘，水淬至室溫，再加熱至600°C并保 溫15分鐘。
[0028] 實(shí)施例5 :
[0029] 將微合金化高錳鋼加熱至1200°C，保溫30分鐘，水淬至室溫，再加熱至480°C并保 溫30分鐘。
[0030] 實(shí)施例6 :
[0031] 將微合金化高錳鋼加熱至1050°C，保溫30分鐘，水淬至室溫，再加熱至550°C并保 溫20分鐘。
[0032] 對(duì)比例1 :
[0033] 將微合金化高錳鋼加熱至1050°C，保溫20分鐘，水淬至室溫。
[0034] 對(duì)比例2 :
[0035] 將微合金化高錳鋼加熱至1050°C，保溫20分鐘，以10°C /s的冷速冷卻至550°C并 保溫20分鐘。
[0036] 對(duì)比例3 :
[0037] 將微合金化高錳鋼加熱至1050°C，保溫20分鐘，水淬至室溫，再加熱至650°C保溫 20分鐘。
[0038] 熱處理完成后，對(duì)實(shí)施例和對(duì)比例進(jìn)行充氫前、后力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。
[0039] 表1實(shí)施例和比較微合金化高錳鋼力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
[0040]
[0041] 抗延遲斷裂性能主要依據(jù)是對(duì)樣品進(jìn)行電化學(xué)充氫，然后測(cè)試力學(xué)性能，根據(jù)性 能變化對(duì)抗延遲斷裂性能進(jìn)行評(píng)估，如果延伸率有較大下降表明其抗延遲斷裂性能差。
[0042] 從實(shí)施例1-6、比較例1-3及表1可以看出：
[0043] 采用本發(fā)明設(shè)計(jì)微合金化高錳鋼熱處理工藝，強(qiáng)度和延伸率均較高，特別是抗延 遲斷裂性能好。實(shí)施例1-6滿足本發(fā)明的熱處理工藝設(shè)計(jì)要求，對(duì)應(yīng)的綜合性能好，抗拉強(qiáng) 度在1000 MPa以上，延伸率在60%以上，且充氫后力學(xué)性能下降不大，表明其有良好的抗延 遲斷裂能力。而對(duì)比例中高錳鋼的性能明顯不如實(shí)施例，而且充氫后其性能下降更大。對(duì) 比例1，是正常的水韌處理，沒有時(shí)效過程，無微合金元素析出，雖然延伸率較高，但強(qiáng)度偏 低，且充氫后力學(xué)性能大幅下降，抗延遲斷裂能力差。對(duì)比例2,雖然有一定的析出，但其尺 寸大、數(shù)目少，因此其力學(xué)性能也較差，抗延遲斷裂性能不好。而對(duì)比例3,由于形成了大量 的滲碳體，雖然其抗延遲斷裂能力尚可，但其力學(xué)性能太差。
[0044] 因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)的熱處理工藝，適用于微合金化高錳鋼的熱處理。應(yīng)用此工藝， 可以穩(wěn)定發(fā)揮微合金化元素析出強(qiáng)化和氫陷阱作用，獲得綜合性能優(yōu)異的高錳鋼。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微合金化高錳鋼的熱處理方法，其特征在于，將微合金化高錳鋼加熱至 900-1200°C，保溫15 - 30min，以40-65°C /s的冷速冷卻至480 - 600°C，在這一溫度下 保溫15 - 30min ;或者將微合金化高錳鋼加熱至900-120(TC，保溫15 - 30min，水淬至室 溫，然后在 480 - 600°C 回火 15 - 30min。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微合金化高錳鋼的熱處理方法，將微合金化高錳鋼加熱至900-1200℃,保溫15－30min，以40-65℃/s的冷速冷卻至480－600℃，保溫15－30min；或者將微合金化高錳鋼加熱至900-1200℃,保溫15－30min，水淬至室溫，然后在480－600℃回火15－30min。本發(fā)明可使微合金化元素充分析出，處理后高錳鋼屈服強(qiáng)度在450Mpa以上，抗拉強(qiáng)度在1000MPa以上，延伸率60%，并極大提高鋼的抗延遲斷裂能力。其工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，可以作為微合金化高錳鋼的最終熱處理。
【IPC分類】C21D6/00, C21D1/18
【公開號(hào)】CN104975145
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410145996
【發(fā)明人】徐榮杰, 劉仁東, 郭金宇, 王旭, 王科強(qiáng), 李新, 魏世同, 孫成錢, 孫建倫
【申請(qǐng)人】鞍鋼股份有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2014年4月10日