CN114350912A - 一种高强度高塑性的高锰铁合金板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高锰铁合金板材制备技术领域，具体的说是一种高强度高塑性的高锰铁合金板材及其制备方法，该方法包括以下步骤：将高锰铁合金块体材料进行900℃加热，保温2小时后油淬处理以获得均匀化组织的粗晶态高锰铁合金材料；采用线切割方式加工步骤S1处理后的粗晶态高锰铁合金板材；将步骤S2切割后的高锰铁合金板材置于奥氏体箱式电阻炉中加热并保温；对步骤S3中热处理后的高锰铁合金进行多道次温轧处理；通过采用大应变温轧方法处理高锰铁合金，将高锰铁合金加热到稳定的单相奥氏体组织状态，再施加以大应变量进行轧制，避免了在室温轧制时组织中产生脆性HCP相ε‑马氏体，且本发明使用常规轧制设备，操作流程简单，有利于连续生产，生产效率高。
Description
技术领域
本发明属于高锰铁合金板材制备技术领域，具体的说是一种高强度高塑性的高锰铁合金板材及其制备方法。
背景技术
为满足越发严格的尾气排放法规，汽车轻量化是降低油耗是重要解决方案之一，因此工业界亟需开发出高强度和高延伸率的金属材料在车身部件中使用以减轻车身重量，而高锰铁合金就是实现汽车轻量化的重要候选材料。
高锰铁合金可以通过锰合金化而获得奥氏体组织，具有良好的强度、塑性、加工硬化性和抗冲击安全性等综合性能。高锰铁合金不仅在汽车领域具有重要的应用前景，在低温容器、耐磨部件、减振部件、高架建筑、桥梁等领域也展示出广阔的应用潜力。
然而，高锰铁合金在室温轧制时组织中会产生脆性HCP相ε-马氏体，所得板材在后续的拉伸力学测试及服役过程中容易出现过早断裂。因此，高锰铁合金的高强度钢板制备不能直接利用常规冷轧方式。为提高高锰铁合金的屈服强度、生产高强度钢板，必须避免轧制过程中脆性HCP相ε-马氏体产生的问题；因此，本发明提出一种高强度高塑性的高锰铁合金板材及其制备方法。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决现有技术利用传统的冷轧方式制备高强度高猛铁合金钢板时，容易出现过早断裂的问题，本发明提出的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1：将高锰铁合金块体材料进行900℃加热，保温2小时后油淬处理以获得均匀化组织的粗晶态高锰铁合金材料；
S2：采用线切割方式加工步骤S1处理后的粗晶态高锰铁合金板材；
S3：将步骤S2切割后的高锰铁合金板材置于奥氏体箱式电阻炉中加热并保温；
S4：对步骤S3中热处理后的高锰铁合金进行多道次温轧处理；
S5：空冷处理步骤S4处理后的板材，通过变形温轧制备出具有高强度、高延伸率和高加工硬化率的高锰铁合金板材。
优选的，所述S2中，采用线切割加工后的高锰铁合金板材初始厚度为10±1mm。
优选的，所述S3中，奥氏体箱式电阻炉的稳定温度区间为350℃-550℃，且保温时间控制在10-30分钟。
优选的，所述S4中，温轧温度区间为350℃-550℃，且每道次温轧前保温时间为3-5分钟，每一道次的轧制压下量为1-10％，总轧制量为50-90％。
优选的，所述S1中，油淬处理即指代将高猛铁合金材料置入油箱中进行油浸，使其表面充分浸润在油液中，实现油淬的目的。
优选的，所述油箱的表面上活动连接有连接组件，且所述连接组件的底端活动连接有漏网；所述漏网设置于油箱中；
所述连接组件有连接板、液压油缸以及连接块组成；所述连接板滑动连接在油箱的表面，且所述连接块对应滑动连接在油箱的侧壁上；所述液压油缸固接在连接板的顶部，且所述液压油缸的底部铰接在漏网侧壁上，在连接板带动漏网抵达油箱的另一端时，靠近于传送带的一端抬升，而远离于传送带的一端下压，使得漏网呈向下倾斜的趋势，进而使得漏网中的合金本体在重力的作用下能够滑出漏网，实现油淬处理的目的。
优选的，所述油箱的表面上对应于连接组件的位置开设有滑槽，且所述滑槽的侧壁上对应于连接块的位置开设有限位槽；所述滑槽的两端侧壁之间固接有直杆，且所述连接块滑动连接在直杆上；所述连接板滑动连接在滑槽中；所述油箱的外端侧壁上固接有对称布置的连接座，且所述连接座内转动连接有螺纹杆；所述螺纹杆的中部贯穿连接块，且所述连接块的内部对应设置有滚珠螺母；所述滚珠螺母与所述螺纹杆螺纹连接，在连接块与油箱产生相对滑动时，连接块将与滑槽中的直杆接触，并滑动在直杆上，其中连接板的移动通过外接的驱动电机带动螺纹杆转动，利用螺纹杆与连接块内部的滚珠螺母产生相对的螺纹转动即可带动连接块活动在油箱上，从而实现带动连接板滑动在油箱上。
优选的，所述油箱的一端设置有传送带，且所述传送带上活动连接有合金本体；所述漏网的两端侧壁上固接有铰接座；所述液压油缸的底端铰接在铰接座上；所述漏网的两端侧壁上开设有若干组等距的通孔，合金本体在随着传送带的移动而移动至油箱一端时，将在传送带所提供的惯性力以及合金本体自身的重力作用下，滑落在漏网中，且浸泡在油液中，从而实现油淬处理。
一种高强度高塑性的高锰铁合金板材，所述板材由上述权利要求1-5任一所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法制备。
本发明的技术效果和优点：
1.本发明提供的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，通过采用大应变温轧方法处理高锰铁合金，将高锰铁合金加热到稳定的单相奥氏体组织状态，再施加以大应变量进行轧制，避免了在室温轧制时组织中产生脆性HCP相ε-马氏体，且本发明使用常规轧制设备，操作流程简单，有利于连续生产，生产效率高。
2.本发明提供的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，通过设置连接组件，在合金本体随着传送带移动至漏网上时，可在油淬处理后，利用与漏网间接铰接的连接板带动其滑动在油箱的两侧，直至移动至油箱远离于传送带的一端，利用两组液压油缸伸缩量的不同而使得漏网倾斜，进而使得漏网内的合金能够在重力作用下排出，实现提高油淬处理的效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明中制备方法的流程图；
图2是本发明中实施例1的50％温轧Fe30Mn显微组织；
图3是本发明中实施例1的50％温轧Fe30Mn与对比例1的粗晶态Fe30Mn工程应力-应变曲线图；
图4是本发明中实施例2的90％温轧Fe30Mn显微组织。
图5是本发明中实施例2的90％温轧Fe30Mn与对比例2的粗晶态Fe30Mn工程应力-应变曲线图；
图6是本发明中连接组件的立体图；
图7是本发明中连接组件的俯视图；
图8是本发明中连接组件的侧视图；
图9是本发明中漏网的立体图；
图中：1、传送带；11、合金本体；2、连接板；21、液压油缸；22、连接块；3、油箱；31、滑槽；32、直杆；4、连接座；41、螺纹杆；5、漏网；51、铰接座；52、通孔。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例一：
如图1至图9所示，本发明所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1：将高锰铁合金块体材料进行900℃加热，保温2小时后油淬处理以获得均匀化组织的粗晶态高锰铁合金材料；
S2：采用线切割方式加工步骤S1处理后的粗晶态高锰铁合金板材；
S3：将步骤S2切割后的高锰铁合金板材置于奥氏体箱式电阻炉中加热并保温；
S4：对步骤S3中热处理后的高锰铁合金进行多道次温轧处理；
S5：空冷处理步骤S4处理后的板材，通过变形温轧制备出具有高强度、高延伸率和高加工硬化率的高锰铁合金板材。
作为本发明的一种实施方式，所述S2中，采用线切割加工后的高锰铁合金板材初始厚度为10mm。
作为本发明的一种实施方式，所述S3中，奥氏体箱式电阻炉的稳定温度区间为450℃，且保温时间控制在10分钟。
作为本发明的一种实施方式，所述S4中，温轧温度区间为450℃，且每道次温轧前保温时间为3分钟，总轧制量为50％。
作为本发明的一种实施方式，所述S1中，油淬处理即指代将高猛铁合金材料置入油箱中进行油浸，使其表面充分浸润在油液中，实现油淬的目的。
一种高强度高塑性的高锰铁合金板材，所述板材由上述权利要求1-5任一所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法制备。
本实施例通过上述方法得到的50％温轧Fe30Mn板材的屈服强度为317MPa，抗拉强度为683MPa，均匀延伸率为30.2％。
对比例一：
本对比例为使用粗晶态(0％轧制量)Fe30Mn板材进行单轴拉伸测试，得到粗晶态Fe30Mn板材的屈服强度为139MPa，抗拉强度为548MPa，均匀延伸率为51.6％。
作为本发明的一种实施方式，所述油箱3的表面上活动连接有连接组件，且所述连接组件的底端活动连接有漏网5；所述漏网5设置于油箱3中；
所述连接组件有连接板2、液压油缸21以及连接块22组成；所述连接板2滑动连接在油箱3的表面，且所述连接块22对应滑动连接在油箱3的侧壁上；所述液压油缸21固接在连接板2的顶部，且所述液压油缸21的底部铰接在漏网5侧壁上。
具体的，在连接组件工作时，连接板2能够滑动在油箱3的表面，同时带动滑动至其底部漏网5中的合金本体11活动在油箱3中的油液中，使得合金本体11能够充分的进行油淬处理，在合金本体11充分油淬后，利用连接板2滑动在油箱3上，使得合金本体11能够在漏网5的承托下，由油箱3的一端滑动至另一端，并在远离于传送带1的一端由连接板2上的液压油缸21作用，使得漏网5呈倾斜布置，其中液压油缸21于每组连接板2上设置两组，在连接板2带动漏网5抵达油箱3的另一端时，靠近于传送带1的一端抬升，而远离于传送带1的一端下压，使得漏网5呈向下倾斜的趋势，进而使得漏网5中的合金本体11在重力的作用下能够滑出漏网5，实现油淬处理的目的。
作为本发明的一种实施方式，所述油箱3的表面上对应于连接组件的位置开设有滑槽31，且所述滑槽31的侧壁上对应于连接块22的位置开设有限位槽；所述滑槽31的两端侧壁之间固接有直杆32，且所述连接块22滑动连接在直杆32上；所述连接板2滑动连接在滑槽31中；所述油箱3的外端侧壁上固接有对称布置的连接座4，且所述连接座4内转动连接有螺纹杆41；所述螺纹杆41的中部贯穿连接块22，且所述连接块22的内部对应设置有滚珠螺母；所述滚珠螺母与所述螺纹杆41螺纹连接。
具体的，连接板2在滑动时，连接板2将滑动在油箱3两端的滑槽31中，且同时，连接板2滑动过程中，其两端的连接块22将滑动在油箱3上的限位槽中，且在连接块22与油箱3产生相对滑动时，连接块22将与滑槽31中的直杆32接触，并滑动在直杆32上，其中连接板2的移动通过外接的驱动电机带动螺纹杆41转动，利用螺纹杆41与连接块22内部的滚珠螺母产生相对的螺纹转动即可带动连接块22活动在油箱3上，从而实现带动连接板2滑动在油箱3上。
作为本发明的一种实施方式，所述油箱3的一端设置有传送带1，且所述传送带1上活动连接有合金本体11；所述漏网5的两端侧壁上固接有铰接座51；所述液压油缸21的底端铰接在铰接座51上；所述漏网5的两端侧壁上开设有若干组等距的通孔52。
具体的，在油箱3一端设置的传送带1用于输送合金本体11，而合金本体11在随着传送带1的移动而移动至油箱3一端时，将在传送带1所提供的惯性力以及合金本体11自身的重力作用下，滑落在漏网5中，且浸泡在油液中，从而实现油淬处理。
实施例二：
如图1至图9所示，本发明所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1：将高锰铁合金块体材料进行900℃加热，保温2小时后油淬处理以获得均匀化组织的粗晶态高锰铁合金材料；
S2：采用线切割方式加工步骤S1处理后的粗晶态高锰铁合金板材；
S3：将步骤S2切割后的高锰铁合金板材置于奥氏体箱式电阻炉中加热并保温；
S4：对步骤S3中热处理后的高锰铁合金进行多道次温轧处理；
S5：空冷处理步骤S4处理后的板材，通过变形温轧制备出具有高强度、高延伸率和高加工硬化率的高锰铁合金板材。
作为本发明的一种实施方式，所述S2中，采用线切割加工后的高锰铁合金板材初始厚度为10mm。
作为本发明的一种实施方式，所述S3中，奥氏体箱式电阻炉的稳定温度区间为450℃，且保温时间控制在30分钟。
作为本发明的一种实施方式，所述S4中，温轧温度区间为450℃，且每道次温轧前保温时间为5分钟，总轧制量为90％。
作为本发明的一种实施方式，所述S1中，油淬处理即指代将高猛铁合金材料置入油箱中进行油浸，使其表面充分浸润在油液中，实现油淬的目的。
一种高强度高塑性的高锰铁合金板材，所述板材由上述权利要求1-5任一所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法制备。
本实施例通过上述方法得到的90％轧制量Fe30Mn板材的屈服强度为370MPa，抗拉强度为772MPa，均匀延伸率为12.4％。
对比例二：
本对比例为使用粗晶态(0％轧制量)Fe30Mn板材进行单轴拉伸测试，得到粗晶态Fe30Mn板材的屈服强度为130MPa，抗拉强度为551MPa，均匀延伸率为49.5％。
作为本发明的一种实施方式，所述油箱3的表面上活动连接有连接组件，且所述连接组件的底端活动连接有漏网5；所述漏网5设置于油箱3中；
所述连接组件有连接板2、液压油缸21以及连接块22组成；所述连接板2滑动连接在油箱3的表面，且所述连接块22对应滑动连接在油箱3的侧壁上；所述液压油缸21固接在连接板2的顶部，且所述液压油缸21的底部铰接在漏网5侧壁上。
具体的，在连接组件工作时，连接板2能够滑动在油箱3的表面，同时带动滑动至其底部漏网5中的合金本体11活动在油箱3中的油液中，使得合金本体11能够充分的进行油淬处理，在合金本体11充分油淬后，利用连接板2滑动在油箱3上，使得合金本体11能够在漏网5的承托下，由油箱3的一端滑动至另一端，并在远离于传送带1的一端由连接板2上的液压油缸21作用，使得漏网5呈倾斜布置，其中液压油缸21于每组连接板2上设置两组，在连接板2带动漏网5抵达油箱3的另一端时，靠近于传送带1的一端抬升，而远离于传送带1的一端下压，使得漏网5呈向下倾斜的趋势，进而使得漏网5中的合金本体11在重力的作用下能够滑出漏网5，实现油淬处理的目的。
作为本发明的一种实施方式，所述油箱3的表面上对应于连接组件的位置开设有滑槽31，且所述滑槽31的侧壁上对应于连接块22的位置开设有限位槽；所述滑槽31的两端侧壁之间固接有直杆32，且所述连接块22滑动连接在直杆32上；所述连接板2滑动连接在滑槽31中；所述油箱3的外端侧壁上固接有对称布置的连接座4，且所述连接座4内转动连接有螺纹杆41；所述螺纹杆41的中部贯穿连接块22，且所述连接块22的内部对应设置有滚珠螺母；所述滚珠螺母与所述螺纹杆41螺纹连接。
具体的，连接板2在滑动时，连接板2将滑动在油箱3两端的滑槽31中，且同时，连接板2滑动过程中，其两端的连接块22将滑动在油箱3上的限位槽中，且在连接块22与油箱3产生相对滑动时，连接块22将与滑槽31中的直杆32接触，并滑动在直杆32上，其中连接板2的移动通过外接的驱动电机带动螺纹杆41转动，利用螺纹杆41与连接块22内部的滚珠螺母产生相对的螺纹转动即可带动连接块22活动在油箱3上，从而实现带动连接板2滑动在油箱3上。
作为本发明的一种实施方式，所述油箱3的一端设置有传送带1，且所述传送带1上活动连接有合金本体11；所述漏网5的两端侧壁上固接有铰接座51；所述液压油缸21的底端铰接在铰接座51上；所述漏网5的两端侧壁上开设有若干组等距的通孔52。
具体的，在油箱3一端设置的传送带1用于输送合金本体11，而合金本体11在随着传送带1的移动而移动至油箱3一端时，将在传送带1所提供的惯性力以及合金本体11自身的重力作用下，滑落在漏网5中，且浸泡在油液中，从而实现油淬处理。
本发明通过采用大应变温轧方法处理高锰铁合金，将高锰铁合金加热到稳定的单相奥氏体组织状态，再施加以大应变量进行轧制，避免了在室温轧制时组织中产生脆性HCP相ε-马氏体，且本发明使用常规轧制设备，操作流程简单，有利于连续生产，生产效率高，且通过热处理后进行简单温轧所制备的高锰铁合金板材具有较高的屈服强度、抗拉强度和均匀延伸率，单轴拉伸实验结果显示50％温轧高锰铁合金屈服强度>310MPa，抗拉强度>680MPa，均匀延伸率>25％，90％温轧高锰铁合金屈服强度>370MPa，抗拉强度>770MPa，均匀延伸率>12％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：将高锰铁合金块体材料进行900℃加热，保温2小时后油淬处理以获得均匀化组织的粗晶态高锰铁合金材料；
S2：采用线切割方式加工步骤S1处理后的粗晶态高锰铁合金板材；
S3：将步骤S2切割后的高锰铁合金板材置于奥氏体箱式电阻炉中加热并保温；
S4：对步骤S3中热处理后的高锰铁合金进行多道次温轧处理；
S5：空冷处理步骤S4处理后的板材，通过变形温轧制备出具有高强度、高延伸率和高加工硬化率的高锰铁合金板材。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，其特征在于：所述S2中，采用线切割加工后的高锰铁合金板材初始厚度为10±1mm。
3.根据权利要求2所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，其特征在于：所述S3中，奥氏体箱式电阻炉的稳定温度区间为350℃-550℃，且保温时间控制在10-30分钟。
4.根据权利要求3所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，其特征在于：所述S4中，温轧温度区间为350℃-550℃，且每道次温轧前保温时间为3-5分钟，每一道次的轧制压下量为1-10％，总轧制量为50-90％。
5.根据权利要求4所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，其特征在于：所述S1中，油淬处理即指代将高猛铁合金材料置入油箱中进行油浸，使其表面充分浸润在油液中，实现油淬的目的。
6.根据权利要求5所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，其特征在于：所述油箱(3)的表面上活动连接有连接组件，且所述连接组件的底端活动连接有漏网(5)；所述漏网(5)设置于油箱(3)中；
所述连接组件有连接板(2)、液压油缸(21)以及连接块(22)组成；所述连接板(2)滑动连接在油箱(3)的表面，且所述连接块(22)对应滑动连接在油箱(3)的侧壁上；所述液压油缸(21)固接在连接板(2)的顶部，且所述液压油缸(21)的底部铰接在漏网(5)侧壁上。
7.根据权利要求6所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，其特征在于：所述油箱(3)的表面上对应于连接组件的位置开设有滑槽(31)，且所述滑槽(31)的侧壁上对应于连接块(22)的位置开设有限位槽；所述滑槽(31)的两端侧壁之间固接有直杆(32)，且所述连接块(22)滑动连接在直杆(32)上；所述连接板(2)滑动连接在滑槽(31)中；所述油箱(3)的外端侧壁上固接有对称布置的连接座(4)，且所述连接座(4)内转动连接有螺纹杆(41)；所述螺纹杆(41)的中部贯穿连接块(22)，且所述连接块(22)的内部对应设置有滚珠螺母；所述滚珠螺母与所述螺纹杆(41)螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法，其特征在于：所述油箱(3)的一端设置有传送带(1)，且所述传送带(1)上活动连接有合金本体(11)；所述漏网(5)的两端侧壁上固接有铰接座(51)；所述液压油缸(21)的底端铰接在铰接座(51)上；所述漏网(5)的两端侧壁上开设有若干组等距的通孔(52)。
9.一种高强度高塑性的高锰铁合金板材，其特征在于：所述板材由上述权利要求1-5任一所述的一种高强度高塑性的高锰铁合金板材的制备方法制备。
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