新材料及其应用

本发明公开了一种低温高应变速率超塑性中锰钢及其制备方法，中锰钢的化学成分以质量百分比计为：C:0.05～0.15％；Mn:5～8％；Al:0～3％；Nb:0.05～0.15％；V:0.05～0.1％，其余为Fe及不可避免杂质；所述中锰钢具有双相奥氏体和铁素体微观组织，所述微观组织为均匀的等轴奥氏体和铁素体晶粒，所述奥氏体和铁素体晶粒尺寸均在0.3um以下。中锰钢的的制备方法为：1)冶炼出成分配比钢锭，2)加热锻造，3)低温热轧，4)循环淬火热处理，5)大压下率冷轧，6)临界热处理，最终获得超细的(平均晶粒尺寸小于0.3μm)奥氏体和铁素体双相中锰钢板材。

近年来快速发展的汽车行业带来了一系列的环境污染和能源短缺等问题，环保、节能和安全成为汽车制造业的发展主题。在节省油耗和降低废气排放的诸多措施中，汽车轻量化的效果最为明显。汽车轻量化主要有两种途径：一是采用轻质材料，例如铝合金、镁合金、工程塑料及复合材料等；二是采用先进高强钢。相比于镁、铝及其合金，先进高强钢可在不增加汽车生产成本的前提下，显著降低车身重量，已成为目前汽车轻量化的主要材料。

含量Mn为3.5～12wt.％的中锰钢退火后具有铁素体和奥氏体的复相组织，在一定的临界热处理条件下，该类钢组织中的奥氏体具有良好的机械稳定性，在塑性变形过程中能够在较大的应变范围内发生TRIP(Transformation Induced Plasticity)效应，从而改善钢的强度和塑性，成为先进高强钢的典型代表。

本发明的有益效果：获得低温高应变速率超塑性中锰钢的研发思路通常是晶粒细化。常用的细晶方法主要为剧烈塑性变形，如等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)、累积叠轧焊(Accumulative Roll Bonding,ARB)等。然而这些工艺技术应用到中锰钢上具有一定的局限性，其原因在于：(1)中锰钢具有较高的强度和刚度，采用剧烈塑性变形技术比较困难；(2)制备大尺寸中锰钢的成本较高，不利于工业化应用。本发明通过采用控轧控冷技术和热处理工艺相结合，获得“超细、等轴、均匀”的中锰钢微观组织，从而提高中锰钢超塑性的应变速率和降低中锰钢超塑性的最佳变形温度。