【】本发明涉及金属材料，尤其涉及一种高塑性tbf钢及其处理工艺。
背景技术
0、
背景技术：
1、为了降低燃油消耗和减少尾气排放，轻量化已成为汽车工业的发展趋势。先进高强度钢(advanced high strength steel,ahss)兼具高强度与高塑性，是实现汽车轻量化的重要途径。面向21世纪的低合金高强度钢，可以用更低的成本取得更好的性能。纵观低合金高强度钢在20世纪，特别是最近20～30年以来的发展历程可以看到，这类钢材之所以能够成功地发展，是因为使用它们取代碳素钢可以带来相当大的经济效益。目前，先进高强钢已发展到第三代。其中第一代和第二代分别由于强塑积太低和成本较高而被人们所放弃，而tbf钢等为代表的第三代汽车高强度钢兼具很好的力学性能和较低的生产成本，能够很好的满足人们对于现代汽车用钢的要求。
2、trip钢根据母相的种类可以分类为多边铁素体为母相的trip型复合组成钢(tdp钢)、回火马氏体为母相的trip型回火马氏体钢(tam钢)、贝氏体铁素体为母相的trip型贝氏体钢(tbf钢)。tbf钢优异性能的原因是充分利用了“相变诱导塑性效应”,在贝氏体等温相变处理中，c元素富集到奥氏体中，使得钢中的显微组织在室温下有大量稳定性适当的奥氏体被保留下来，称为残余奥氏体。当含有残余奥氏体的钢受到载荷作用发生变形时，就会使钢中的残余奥氏体发生应力—应变诱发马氏体相变，这种相变使得钢的强塑性，即产生所谓的相变诱导塑性(trip)效应。但是目前通过trip效应所得到的tbf钢延伸率不足以满足商业需求，大多数tbf钢的延伸率在15％左右，如何获得高延伸tbf钢一直以来都是国内外冶金学者的研究目标。然而，如何获得高延伸了tbf钢目前尚无相关技术报道。
3、中国发明专利申请公开说明书cn 102952996a公开了一种高延伸率冷轧钢板及其制备方法，所述trip钢产品化学成分按重量百分比包括c：0.15％～0.25％，si：0.4％～1.5％，mn：0.5％～2.5％，p：0.04％～0.1％，al：0.02％～0.5％，nb：0～0.5％，ti:0～0.5％，cr：0～0.2％，mo：0～1％，并限制s：≤0.02％，n：≤0.01％，余量为fe及其他不可避免的杂质，得到抗拉强度≥780mpa，延伸率≥24％。与本发明相比需要额外添加nb：0～0.5％，ti:0～0.5％，cr：0～0.2％，mo：0～1％微合金元素，成本较高；其二本发明的初始基体组织为马氏体，具有更高的强度。其三本发明通过两相区加热使mn元素富集于奥氏体相，更多的残余奥氏体得以保留至室温，使试验钢延伸率较高。
4、中国发明专利申请公开说明书cn106636925b公开了一种高强塑积冷轧trip钢及其制备方法，所述trip钢产品化学成分按重量百分比包括c：0.20％～0.23％，si：0.35％～0.5％，mn：2.0％～2.4％，al：1.6％～2.5％，并限制p：≤0.01％，s≤0.005％，余量为fe及其他不可避免的杂质。得到抗拉强度869～977mpa、屈服强度572～658mpa、延伸率29.3～33.6％、强塑积25.5～32.8gpa·％。与本发明相比al含量较高，在实际生产规程中，轧制阶段容易堵住出水口，不利于实际生产。其二本发明的初始基体组织为马氏体，具有更高的强度。
5、中国发明专利申请公开说明书cn102021483b公开了一种抗拉强度1200mpa级冷轧双相钢板及制备方法，所述钢种化学成分按重量百分比包括c：0.19％～0.21％，si：0.7％～0.9％，mn：1.9％～2.1％，cr：0.01％～0.02％，nb：0.02～0.04％，并限制p≤0.005％，s≤0.003％，余量为fe及其他不可避免的杂质，得到抗拉强度≥1200mpa，屈强比在0.5～0.6，延伸率≥8％，马氏体体积分数在58％～68％。与本发明相比需要额外添加nb：0.02～0.04％，cr：0.01～0.02％微合金元素，成本较高；其二虽然组织中马氏体的体积分数占58％～68％，得到了比较理想的抗拉强度，但是其成分中mn含量为1.9％～2.1％，si含量为0.7％～0.9％，均相对较低，不能很好的稳定奥氏体，致是其延伸率较低。而本发明通过两相区加热使mn元素富集于奥氏体相，更多的残余奥氏体得以保留至室温，使试验钢延伸率较高。
6、目前，人们对tbf钢的研究工作大多集中在抗拉强度在1000mpa、延伸率在15％左右。如何提升tbf钢的延伸率一直是难题，特别是延伸率超20％级别目前国内属于空白。
7、因此，有必要研究一种高塑性tbf钢及其处理工艺来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
技术实现思路
0、
技术实现要素：
1、有鉴于此，本发明提供了一种高塑性tbf钢及其处理工艺，通过设计合理的热处理工艺，有效的控制各步骤的关键工艺参数，能够实现对mn元素配分的控制，且通过热处理得到的高强塑性钢，其抗拉强度>1200mpa，延伸率>20％，强塑积>25gpa·％。
2、一方面，本发明提供一种高塑性tbf钢的处理工艺，所述处理工艺包括：
3、s1：将样品钢进行奥氏体化-淬火/等温淬火处理，得到全马氏体/贝氏体组织的钢；
4、s2：将全马氏体/贝氏体组织的钢通过缓慢加热的方式加热至单相奥氏体区或两相区等温加热，随后放置单相奥氏体区保温处理，获得富mn的块状残余奥氏体钢；
5、s3：将富mn的块状残余奥氏体钢进行贝氏体等温相变处理，获得高塑性tbf钢。
6、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s2具体包括：
7、s21：将全马氏体/贝氏体组织的钢从ac1温度以下开始加热，然后以0.05-1k/s的慢加热速率加热到单相奥氏体区；
8、s22：将s21得到的钢放置铁素体+奥氏体两相区保温，随后冷却至室温，获得富mn的块状残余奥氏体钢。
9、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s1中样品钢化学成分的质量百分数为c：0.2～0.4％，mn：1.5～3.0％，si：1.2～1.7％，al：0.01～0.605％，p<0.01％，s<0.003％，余量为fe及不可避免的杂质元素。
10、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s1具体为：将样品钢加热到奥氏体单相区保温一定时间后，快速冷却至室温/贝氏体相变区，得到板条状的马氏体组织/贝氏体组织。
11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s1中得到板条状的马氏体组织/贝氏体组织的具体工艺为：将试样钢加热至奥氏体单相区900～1100℃保温5～60min,控制冷却速率为50～200k/s，快速冷却至室温，得到板条状马氏体组织或将试样钢加热至奥氏体单相区900～1100℃保温5～60min,控制冷却速率为50～200k/s，快速冷却至贝氏体相变区保温5～60min，随后快速冷却至室温，得到贝氏体组织。
12、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s21中获得富mn的针状奥氏体的具体工艺包括：将全马氏体/贝氏体组织的钢从30～50℃开始加热，然后以0.05～1k/s的慢加热速率加热到单相奥氏体区900～1200℃，其中经过铁素体+奥氏体两相区,在两相区缓慢加热过程中，mn元素向针状奥氏体富集，使奥氏体中富mn，随后在单相奥氏体区900～1200℃保温2～30分钟。
13、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s22中获得富mn的块状奥氏体的具体工艺包括：将全马氏体/贝氏体组织的钢放置铁素体+奥氏体两相区730-830℃保温15-60分钟，随后放置单相奥氏体区900-1200℃保温2～30分钟。
14、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s3中贝氏体等温相变处理具体为：将s2处理后的钢迅速冷却至350～450℃，保温5～60min后控制冷却速率为50～200k/s，快速冷却至室温，得到通过预mn配分的高塑性tbf钢。
15、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种高塑性tbf钢，通过所述的处理工艺制备而成，所述高塑性tbf钢化学成分的质量百分数为：c：0.34％，mn：2.51％，si：1.47％，s：0.002％，p：0.0048％，al：0.028％，余量为fe及不可避免的杂质元素。
16、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述高塑性tbf钢厚度规格为1.5mm，抗拉强度>1200mpa，屈服强度>750mpa，屈强比>0.5，延伸率>20％，强塑积≥25gpa·％。
17、与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
18、1)：本发明制备的通过预mn配分获得高延伸的tbf钢，其强度和塑性能够很好地配合，而且可以通过调控两相区等温时间或连续加热速度来调控奥氏体中mn元素的富集量，从而提升实验钢的延伸率。
19、2)本专利发明的热处理工艺以马氏体/贝氏体组织为基体，这很好的提高了tbf钢的强塑性。该技术可以保证所制备的tbf钢组织强韧性，其高韧性来源于富mn的残余奥氏体。
20、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
1.一种高塑性tbf钢的处理工艺，其特征在于，所述处理工艺包括：
2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述s2具体包括：
3.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述s1中样品钢化学成分的质量百分数为c：0.2～0.4％，mn：1.5～3.0％，si：1.2～1.7％，al：0.01～0.605％，p<0.01％，s<0.003％，余量为fe及不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述s1具体为：将样品钢加热到奥氏体单相区保温一定时间后，快速冷却至室温/贝氏体相变区，得到板条状的马氏体组织/贝氏体组织。
5.根据权利要求4所述的处理工艺，其特征在于，所述s1中得到板条状的马氏体组织/贝氏体组织的具体工艺为：将试样钢加热至奥氏体单相区900～1100℃保温5～60min,控制冷却速率为50～200k/s，快速冷却至室温，得到板条状马氏体组织或将试样钢加热至奥氏体单相区900～1100℃保温5～60min,控制冷却速率为50～200k/s，快速冷却至贝氏体相变区保温5～60min，随后快速冷却至室温，得到贝氏体组织。
6.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于，所述s21中获得富mn的针状奥氏体的具体工艺包括：将全马氏体/贝氏体组织的钢从30～50℃开始加热，然后以0.05～1k/s的慢加热速率加热到单相奥氏体区900～1200℃，其中经过铁素体+奥氏体两相区,在两相区缓慢加热过程中，mn元素向针状奥氏体富集，使奥氏体中富mn，随后在单相奥氏体区900～1200℃保温2～30分钟。
7.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于，所述s22中获得富mn的块状奥氏体的具体工艺包括：将全马氏体/贝氏体组织的钢放置铁素体+奥氏体两相区730-830℃保温15-60分钟，随后放置单相奥氏体区900-1200℃保温2～30分钟。
8.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述s3中贝氏体等温相变处理具体为：将s2处理后的钢迅速冷却至350～450℃，保温5～60min后控制冷却速率为50～200k/s，快速冷却至室温，得到通过预mn配分的高塑性tbf钢。
9.一种高塑性tbf钢，通过上述权利要求1-8之一所述的处理工艺制备而成，其特征在于，所述高塑性tbf钢化学成分的质量百分数为：c：0.34％，mn：2.51％，si：1.47％，s：0.002％，p：0.0048％，al：0.028％，余量为fe及不可避免的杂质元素。
10.根据权利要求9所述的高塑性tbf钢，其特征在于，所述高塑性tbf钢厚度规格为1.5mm，抗拉强度>1200mpa，屈服强度>750mpa，屈强比>0.5，延伸率>20％，强塑积≥25gpa·％。
