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1、(10)申请公布号 CN 103805764 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103805764 A (21)申请号 201410032231.0 (22)申请日 2014.01.23 C21D 8/00(2006.01) B21B 37/00(2006.01) (71)申请人 燕山大学 地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北大 街西段 438 号 (72)发明人 付瑞东 李艺君 (74)专利代理机构 石家庄一诚知识产权事务所 13116 代理人 续京沙 (54) 发明名称 一种细化高锰奥氏体钢晶粒的热轧工艺方法 (57) 摘要 一种细化高锰奥氏体钢晶粒的热轧工艺方 。
2、法， 其主要是 ： 本发明采用锰含量为 12 40%， 氮含量为 0 0.4% 的高锰奥氏体钢。将上述 高锰奥氏体钢以 100 /min 的加热速度被加热 到 1150 1250， 并保温 1 小时， 而后冷至 1000 1050开始第一道次轧制， 变形速率 0.005 0.008s-1， 压下量 20%。间隔 5s 后， 进行 第二道次轧制， 变形速率 0.1 0.5s-1， 压下量 40%。 间隔5s后， 进行第三道次轧制， 变形速率1 5s-1， 压下量 30%。终轧温度控制在 950以上， 轧 制后迅速喷水冷却。高锰奥氏体钢经三道次不同 压下量、 不同应变速率下的热轧， 促发多次完全再。
3、 结晶， 晶粒尺寸从 100m 细化到 4 10m， 得到 超细晶粒高锰奥氏体钢。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103805764 A CN 103805764 A 1/1 页 2 1. 一种细化高锰奥氏体钢晶粒的热轧工艺方法， 其特征在于 ： 1） 本发明采用锰含量为 12 40%， 氮含量为 0 0.4% 的高锰奥氏体钢 ； 2） 将上述高锰奥氏体钢以 100 /min 的加热速度被加热到 1150 1250， 并保 温 。
4、1 小时， 而后冷至 1000 1050开始第一道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率 0.005 0.008s-1， 压下量 20% ； 3） 间隔 5s 后， 进行第二道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率 0.1 0.5s-1， 压下量 40% ； 4） 间隔 5s 后， 进行第三道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率 1 5s-1， 压下量 30% ； 5） 终轧温度控制在 950以上， 轧制后迅速喷水冷却。 权 利 要 求 书 CN 103805764 A 2 1/2 页 3 一种细化高锰奥氏体钢晶粒的热轧工艺方法 技术领域 ： 0001 本发明属于合金钢生产领域， 特别涉及一种细化高锰奥。
5、氏体钢晶粒的热轧工艺方 法。 背景技术 ： 0002 高锰奥氏体钢是一类用途广泛的合金钢， 例如典型的 Mn13 钢是主要用于建筑、 矿 山机械中耐磨构件的制造 ； 高锰和含氮的奥氏体钢可替代传统含镍奥氏体不锈钢， 主要用 于各种耐腐蚀、 低温以及生物工程等领域。 而具有高强度、 高冲击吸收能的高锰碳系的孪晶 诱发塑性钢已在轨道交通等领域显示了巨大的应用潜势。 上述各类高锰钢的显著特点是室 温下具有相对稳定的单相奥氏体组织， 所以不能通过热处理来细化晶粒而达到提高强度的 目的。 0003 作为结构用钢， 高锰钢的屈服强度往往是结构设计和安全评定的基本性能指标。 在现有技术中， 采用添加合金元素。
6、进行固溶强化和弥散强化， 可在一定程度上提高高锰钢 的屈服强度， 但这类方法会因加入大量的合金元素而使钢的成本显著增加。 相比之下， 晶粒 细化则是提高高锰钢屈服强度最有效的方法。 0004 通常对于这种单相组织钢种的晶粒细化有两类方法 ： 一种是采用冷轧和再结晶退 火来细化晶粒， 但这种方法对于强加工硬化能力的高锰钢不适用 ； 另一种是采用在再结晶 温度区间的热轧来细化晶粒， 这是目前高锰钢变形加工的重要方法。专利 “一种高氮奥氏 体不锈钢的热加工工艺” （专利公开号 ： CN101748252A） 中， 为解决该钢在热加工过程中易 形成析出相和变形开裂的问题， 需在 1050 1200温度。
7、范围内进行多道次轧制， 同时通 过细化晶粒来提高强度。 然而， 由于其轧制温度高且变形温度区间太窄， 尽管采用多道次轧 制， 通过动态再结晶机制细化晶粒的作用不显著， 且很难触发多次再结晶， 因而晶粒仅发生 一定程度的细化。 发明内容 ： 0005 本发明的目的在于提供一种能获得均匀细小晶粒组织的细化高锰奥氏体钢晶粒 的热轧工艺方法。本发明主要是将高锰奥氏体钢进行多道次、 不同压下量和变形速率的组 合轧制， 控制各道次间的组织关联性和动态组织演化过程， 进而获得均匀细小晶粒组织的 高锰奥氏体钢。 0006 本发明的具体技术方案如下 ： 0007 1、 本发明采用锰含量为 12 40%， 氮含量。
8、为 0 0.4% 的高锰奥氏体钢。 0008 2、 将上述高锰奥氏体钢以 100 /min 的加热速度被加热到 1150 1250， 并 保温1小时， 而后冷至10001050开始第一道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率0.005 0.008s-1， 压下量 20%。 0009 3、 间隔 5s 后， 进行第二道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率 0.1 0.5s-1， 压下量 40%。 说 明 书 CN 103805764 A 3 2/2 页 4 0010 4、 间隔 5s 后， 进行第三道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率 1 5s-1， 压下量 30%。 0011 5、 终轧温度控制在 。
9、950以上， 轧制后迅速喷水冷却。 0012 上述工艺方案的工艺原理是通过增加每道次轧制的变形速率， 进而触发多次动态 再结晶， 使得晶粒得到充分细化。 0013 本发明与现有技术相比具有如下优点 ： 0014 1、 高锰奥氏体钢经三道次不同压下量、 不同应变速率下的热轧， 促发多次完全再 结晶， 晶粒尺寸从 100m 细化到 4 10m， 得到超细晶粒高锰奥氏体钢。 0015 2、 本发明与现有一道次轧制相比， 所获得的再结晶晶粒尺寸更细小， 分布更均匀， 通过细晶强化可显著提高高锰奥氏体钢的屈服强度和断裂韧性。 0016 3、 由于轧制温度高， 因此轧制变形抗力小， 适于大厚度高锰奥氏体钢。
10、的轧制。 附图说明 ： 0017 图 1 为未进行轧制的水韧热处理态 24Mn1Cr2Si0.1N 奥氏体钢组织形貌图。 0018 图 2 为现有技术经一道次 90% 压下量， 应变速率为 0.005s-1条件下轧制的 24Mn1Cr2Si0.1N 奥氏体钢组织形貌图。 0019 图3为本发明实例一中经三道次轧制后的24Mn1Cr2Si0.1N奥氏体钢组织形貌图。 0020 图 4 为未进行轧制的水韧热处理态 Fe-38Mn 奥氏体钢组织形貌图。 0021 图 5 为本发明实例二中经三道次轧制后的 Fe-38Mn 奥氏体钢组织形貌图。 具体实施方式 ： 0022 实施例 1 0023 将厚度为。
11、 10mm 的 24Mn1Cr2Si0.1N 高锰奥氏体钢， 以 100 /min 的加热速度被 加热到 1200， 并保温 1 小时， 而后冷至 1050开始第一道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率 0.006s-1， 压下量20%。 间隔5s后， 进行第二道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率0.2s-1， 压下量 40%。间隔 5s 后进行第三道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率 2s-1， 压下量 30%。终轧温度控 制在 950以上， 轧制后迅速喷水冷却。经上述三道次轧制获得的平均晶粒尺寸约为 5m （如图 3 所示） ， 其与未轧制板材的组织 （如图 1 所示） 相比， 晶粒得到显著。
12、细化 ； 而与现有技 术一道次轧制的组织 （如图 2 所示） 相比， 组织更为细小均匀。 0024 实施例 2 0025 将厚度为 10mm 的 Fe-38Mn 高锰奥氏体钢， 以 100 /min 的加热速度被加热 到 1250， 并保温 1 小时， 而后冷至 1000开始第一道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率 0.007s-1， 压下量20%。 间隔5s后， 进行第二道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率0.4s-1， 压下量 40%。间隔 5s 后进行第三道次轧制， 轧制参数为 ： 变形速率 4s-1， 压下量 30%。终轧温度控 制在 950以上， 轧制后迅速喷水冷却。经上述三道次轧制获得的平均晶粒尺寸约为 8m （如图 5 所示） ， 其与未轧制板材的组织 （如图 4 所示） 相比， 晶粒得到显著细化。 说 明 书 CN 103805764 A 4 1/3 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103805764 A 5 2/3 页 6 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103805764 A 6 3/3 页 7 图 5 说 明 书 附 图 CN 103805764 A 7 。