一種降低相變誘發(fā)塑性鋼在相變過程中硅含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種降低相變誘發(fā)塑性鋼在相變過程中硅含量的方法，屬于相變誘發(fā)塑性鋼制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]相變誘發(fā)塑性(TRIP)鋼是一個新的鋼種，是以一種新的思路對鋼強韌化，即利用鋼中的殘余奧氏體在受力產(chǎn)生應(yīng)變的的情況下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而來達到強化的目的，同時材料的塑性又會大大增加，這樣同時實現(xiàn)了強韌性能的最優(yōu)化，是其它鋼種所不具備的。
[0003]TRIP鋼板具有高的屈服強度和抗拉強度，延展性強，沖壓成形能力高，屈服強度340?860MPa，抗拉強度640?1080MPa，伸長率22?37%。同傳統(tǒng)鋼板相比，用TRIP鋼板制造的零件重量減輕約12%，而車重減輕10%，可降低油耗3% —7%，同時廢氣的排放量也減少，減輕了對環(huán)境的污染，同時能量吸收的能力強，能夠抵御撞擊時的塑性變形，顯著提升了汽車的安全等級，整體經(jīng)濟效益明顯提高。這種鋼板的應(yīng)用在汽車界引起廣泛的關(guān)注和重視。
[0004]典型的TRIP鋼含有1.3%?2.0%的硅，硅的存在有利于獲得較多的殘余奧氏體，從而獲得大的相變誘發(fā)塑性。但硅含量過高使得TRIP鋼在工業(yè)生產(chǎn)中存在以下幾方面的問題:(a)連鑄坯韌性較差，不易生產(chǎn)；(b)熱乳時易產(chǎn)生很厚的氧化鐵皮，不易酸洗，影響帶鋼的表面質(zhì)量；(C)在熱鍍鋅時，高的Si含量使鋅層的潤濕性變差且極易形成脆性的合金層，從而減弱鍍層與基板的結(jié)合力。鋁的作用方式與硅類似，且鋁的添加不會惡化鍍覆性能，鋁可以作為硅的替代元素。但是鋁含量過高會降低鋼的抗熱裂紋能力和鍍鋅產(chǎn)品耐侵蝕能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前制得的相變誘發(fā)塑性鋼雖具有高的屈服強度、抗拉強度以及延展性強，但由于含有較高的硅含量，導(dǎo)致相變誘發(fā)塑性鋼連鑄坯韌性較差、惡化鋼的熱乳性能和鍍覆性能的現(xiàn)狀，提供了一種將制得的相變誘發(fā)塑性鋼從剛性狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融狀態(tài)，再將熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w狀態(tài)，從而進一步降低相變誘發(fā)塑性鋼在相變過程中硅含量。該方法獨特新穎，不僅降低了相變誘發(fā)塑性鋼中硅含量，不含Cr、N1、Mo等貴重合金元素，而且熱乳工藝簡單易行，在具有較高抗拉強度以及塑性的同時，焊接性能也得到了顯著提高，另外還具有良好的沖擊韌性。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(I)按質(zhì)量百分比計，稱取50?60%固態(tài)白鎢礦、15?20%硅鈹釔礦、8?1 %碳化硅還原白鎢礦、7?8%硅鈹釔礦、10?12%硅還原白鎢礦，充分混合均勻放入容器中，并向其中加入混合物質(zhì)量30?50 %氫氧化鈉以及混合物質(zhì)量I?2倍去離子水，攪拌混合，再向其中加入混合物質(zhì)量15?25 % 二氧化硅粉末，持續(xù)攪拌混合后，靜置15?25min，待靜置結(jié)束，取混合物質(zhì)量10?15 %質(zhì)量濃度為25%鹽酸倒入其中，在38°C下攪拌直至產(chǎn)生半透膜膠粘物質(zhì)產(chǎn)生，將容器壁上粘附物質(zhì)刮下，即為硅酸鈉；
(2)將得到的硅酸鈉置于反應(yīng)釜中，并向其中加入硅酸鈉質(zhì)量2?3倍質(zhì)量濃度為40%氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，在溫度為500?550 °C，壓力為8?1MPa下反應(yīng)30?40min，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)釜溫度以3?5 °C /min的速率降低至30?35 °C，在降低的過程中以攪拌狀態(tài)向其中加入硅酸鈉質(zhì)量60?80%質(zhì)量濃度為35%氫氧化鉀溶液，靜置反應(yīng)I?2h，得到偏硅酸鈉溶液；
(3)將得到的偏硅酸鈉溶液中加入偏硅酸鈉質(zhì)量30?50%質(zhì)量濃度為37 %鹽酸溶液，在35?38°C下，以200?300r/min的速度攪拌直至產(chǎn)生白色粘稠膠狀物質(zhì)為止，靜置過夜，產(chǎn)生沉淀，經(jīng)過濾，取沉淀物放入烘箱中干燥至恒重，得二氧化硅，之后將得到的二氧化硅放入反應(yīng)釜，并向其中加入二氧化硅質(zhì)量I?2倍質(zhì)量濃度為35%氫氟酸溶液，混合后密閉反應(yīng)釜，以8?10L/min的速率向反應(yīng)釜底部通入氫氣，通入10?12min，并在通入的過程中提升溫度至100?110°C，加熱反應(yīng)I?2h，收集反應(yīng)后的氣體接入壓縮機管道中，在2.0MPa下通入儲罐中，得四氟化硅溶液；
(4)將裝有四氟化硅溶液的儲罐底部以20?25mL/s速率通入氫氣，同時向儲罐中緩慢加入四氟化硅質(zhì)量I?2%氧化鋅粉末，混合后，在溫度75?80 °C，壓力為0.5?0.8MPa下反應(yīng)2?3h，得硅烷，之后再在儲罐底部以15?18mL/s速率通入氯氣，在光解作用下反應(yīng)，直至生成四氯硅烷；
(5 )在裝有四氯娃燒的儲罐中緩慢加入流體乙醚，其中加入量為四氯娃燒質(zhì)量15?20%，在50?55 °C下混合反應(yīng)2?3h;
(6)待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)后得到的制鋼原料置于真空感應(yīng)爐中進行熔融，待熔融成鋼錠后，將鋼錠加熱到1150?1200°C，保溫1.5?2h后鍛造成鋼坯，隨后將制得的鋼坯加熱到1250?1300°(:，保溫45?5511^11，保溫結(jié)束，對其進行粗扎和精扎，粗扎時調(diào)節(jié)開扎溫度為1100?1200°C，粗扎3個道次總變形量為88%，壓下量2 70%，得20?30mm中間坯，之后將得到的中間坯進行精扎，精扎時2個道次總變形量為18%，其中第一道次乳制溫度為800?900°C，第二道次乳制溫度為750?780°C，得25?35mm扎件鋼板，之后將得到的扎件鋼板退火處理10?20s，并以40?50°C速率冷卻至室溫，用卷取機卷板后得到降低硅含量后的相變誘發(fā)塑性鋼。
[0007]本發(fā)明最終制得的相變誘發(fā)塑性鋼硅含量為0.01?0.02 %，抗拉強度為650?950MPa，延伸率30?35%，屈服強度850?900MPa，強塑積2 19000MPa%。
[0008]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制得的相變誘發(fā)塑性鋼制成汽車車門防護桿，經(jīng)檢測，與傳統(tǒng)鋼鐵制成的汽車車門防護桿相比，屈服強度從原來的200?300 MPa提升至850?900MPa，抗拉強度從180?320MPa提升為650?950MPa，提升率均達到了64%以上，更加具有安全性和耐用性。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明方法獨特新穎，制備過程中安全無污染，屬于綠色環(huán)保工藝；
(2)本發(fā)明熱乳處理工藝簡便，不僅降低了相變誘發(fā)塑性鋼中硅含量，而且在具有較高抗拉強度以及塑性的同時，焊接性能也得到了顯著提高，另外還具有良好的沖擊韌性；
(3)通過本發(fā)明降低了相變誘發(fā)塑性鋼中硅含量，使得制得的相變誘發(fā)塑性鋼可以廣泛應(yīng)用于車門防護桿、保險杠、頂蓋橫梁和駕駛室地板梁等領(lǐng)域，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0010]首先按質(zhì)量百分比計，稱取50?60%固態(tài)白鎢礦、15?20%硅鈹釔礦、8?10%碳化硅還原白鎢礦、7?8%硅鈹釔礦、10?12%硅還原白鎢礦，充分混合均勻放入容器中，并向其中加入混合物質(zhì)量30?50 %氫氧化鈉以及混合物質(zhì)量I?2倍去離子水，攪拌混合，再向其中加入混合物質(zhì)量15?25% 二氧化娃粉末，持續(xù)攪拌混合后，靜置15?25min，待靜置結(jié)束，取混合物質(zhì)量10?15%質(zhì)量濃度為25 %鹽酸倒入其中，在38°C下攪拌直至產(chǎn)生半透膜膠粘物質(zhì)產(chǎn)生，將容器壁上粘附物質(zhì)刮下，即為硅酸鈉;然后將得到的硅酸鈉置于反應(yīng)釜中，并向其中加入硅酸鈉質(zhì)量2?3倍質(zhì)量濃度為40%氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，在溫度為500?550°C，壓力為8?1MPa下反應(yīng)30?40min，待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)釜溫度以3?5°C/min的速率降低至30?35°C，在降