本申请实施例涉及高性能汽车钢，特别是涉及一种al-cu合金化中锰钢温轧板及其制备方法和应用。
背景技术：
1、中锰钢(锰质量分数为3-12％)作为第三代先进高强钢的代表，因其优异的强度和轻量化潜力逐渐受到汽车行业的青睐，并被用于制造冲击梁、底盘和保险杠等关键部件。然而，高强钢往往受限于强塑权衡的困境，表现出较高的脆性断裂风险。许多研究尝试通过调节合金成分或调控微观组织以实现中锰钢强度和延展性之间的最佳平衡。
2、在众多元素中，铝是降低中锰钢密度的首要选择。添加1％质量分数的al可使中锰钢的密度降低1.25％。此外，al还可以调节中锰钢的微观组织与力学性能。研究表明添加质量分数3％以上的al可加速软相δ-铁素体的形成，该相在形变过程中会承担更多的应变，提高了奥氏体的稳定性，进而增强了中锰钢的连续应变硬化能力。当al的质量分数达到5％后，部分铁素体将有序转变为κ-碳化物和fe3al金属间化合物，可通过细化滑移带提高中锰钢的强度。cu不仅具有稳定奥氏体、固溶强化和调节层错能的作用，还可以提供沉淀强化。由于c溶解度的差异，碳化物更易在铁素体中形成。非均析出相硬化会对相间应变相容性产生负面影响，并导致变形过程中沿奥氏体/铁素体界面形成空洞。而cu析出相可在奥氏体中可以产生，不仅减小了相邻相之间的硬度差异，同时也引入了共析出强化。此外，cu析出相也为非均质奥氏体晶粒的形核提供了更多位点，从而确保了持续的相变诱导塑性(trip)效应。
3、目前中锰钢的轧制工艺多以热轧与冷轧为主，有关温轧钢性能的研究仍不充分。温轧在恢复和再结晶温度之间进行，可以使原奥晶界附近具有高变形能的奥氏体充分长大为等轴晶，而剩余的晶粒则仍能保持片层形态，促进了非均微观组织的形成。非均组织可引发异质变形诱发硬化(hdi)，产生几何必要位错(gnd)，从而实现更高的钢材强度。此外，温轧还可在钢基体中构建高密度可移动位错网络，提升钢的延展性。
4、综上所述，中锰钢的成分设计与制备方式多样，如何在合理合金成分、简易制备工艺与低成本下制备出具有高强韧性的新型al-cu中锰钢温轧板具有很大的实际应用价值。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提供一种al-cu合金化中锰钢温轧板及其制备方法和应用，该al-cu合金化中锰钢温轧板在不显著增加合金化成分及加工工艺成本的前提下有效提升了中锰钢的力学性能，促进了中锰钢的工业化生产及应用，能够有效克服上述现有技术所存在的缺陷。
2、本申请实施例第一方面提供一种al-cu合金化中锰钢温轧板的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)熔炼：在真空环境下将钢锭熔炼浇铸得到炮弹状铸锭；
4、(2)锻造：将所述铸锭锻造成板坯，随后空冷至室温得到板坯；
5、(3)热轧：将所述板坯进行热轧，得到薄板，随后将其水淬至室温；
6、(4)温轧：将所述薄板加热后进行温轧，随后将其水淬至室温；
7、(5)临界间退火热处理：将温轧后的薄板进行临界间退火，随后水淬至室温，得到成品al-cu合金化中锰钢温轧板。
8、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(1)中，所述钢锭包括如下质量百分比的元素：c 0.53％、mn 8.25％、al 5.58％、cu 2.15％、余量fe。
9、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(2)的具体过程为：将所述铸锭加热至1200-1250℃并保温2h后锻造成横截面为100mm×30mm的板坯，随后空冷至室温得到板坯。
10、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(3)中，所述热轧为六道次热轧。
11、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(3)的具体过程为：将所述板坯加热至1200-1250℃，保温2-3h后进行六道次热轧，开轧温度为1150-1250℃，终轧温度大于900℃，每道次轧制压下量为13％-15％，得到4mm±0.4mm厚的薄板，随后将其水淬至室温。
12、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(4)中，所述温轧为六道次温轧。
13、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(4)的具体过程为：将所述薄板加热至650℃，保温15min后进行六道次温轧，前三道次温轧先将薄板轧至3mm±0.3mm厚，随后薄板在650℃下再次保温15min，结束后进行后三道次温轧将薄板最终轧至2mm±0.2mm厚，随后将其水淬至室温。
14、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤(5)中，所述临界间退火温度为700℃，时间为15min；或还包括步骤(6)回火：将临界间退火后的薄板再放入炉中进行回火，所述回火温度为500℃，回火时间为30min，随后水淬至室温。
15、本申请实施例第二方面还提供一种al-cu合金化中锰钢温轧板，采用上述的方法制得的al-cu合金化中锰钢温轧板。
16、本申请实施例第三方面还提供上述的al-cu合金化中锰钢温轧板在汽车零部件中的应用。
17、本申请实施例与现有技术相比，具有如下有益效果：
18、本申请通过合理的al、cu合金占比，搭配热轧-温轧工艺设计了奥氏体含量适宜的非均微观组织，使其在变形过程中能持续且充分地发生相变诱导塑性(trip)效应，显著提升了产品的力学性能。该al-cu合金化中锰钢温轧板的极限抗拉强度为1073至1188mpa，延伸率为53.5至54.1％，强塑积在60.5至63.6gpa％之间，在不显著增加合金化成分及加工工艺成本的前提下有效提升了中锰钢的力学性能，促进了中锰钢的工业化生产及应用。
1.一种al-cu合金化中锰钢温轧板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的al-cu合金化中锰钢温轧板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钢锭包括如下质量百分比的元素：c 0.53％、mn 8.25％、al 5.58％、cu 2.15％、余量fe。
3.根据权利要求1所述的al-cu合金化中锰钢温轧板的制备方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程为：将所述铸锭加热至1200-1250℃并保温2h后锻造成横截面为100mm×30mm的板坯，随后将其空冷至室温。
4.根据权利要求1所述的al-cu合金化中锰钢温轧板的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述热轧为六道次热轧。
5.根据权利要求4所述的al-cu合金化中锰钢温轧板的制备方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程为：将所述板坯加热至1200-1250℃，保温2-3h后进行六道次热轧，开轧温度为1150-1250℃，终轧温度大于900℃，每道次轧制压下量为13％-15％，得到4mm±0.4mm厚的薄板，随后将其水淬至室温。
6.根据权利要求1所述的al-cu合金化中锰钢温轧板的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述温轧为六道次温轧。
7.根据权利要求6所述的al-cu合金化中锰钢温轧板的制备方法，其特征在于，步骤(4)的具体过程为：将所述薄板加热至650℃，保温15min后进行六道次温轧，前三道次温轧先将薄板轧至3mm±0.3mm厚，随后薄板在650℃下再次保温15min，结束后进行后三道次温轧将薄板最终轧至2mm±0.2mm厚，随后将其水淬至室温。
8.根据权利要求1所述的al-cu合金化中锰钢温轧板的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述临界间退火温度为700℃，时间为15min；或还包括步骤(6)回火：将临界间退火后的薄板再放入炉中进行回火，所述回火温度为500℃，回火时间为30min，随后水淬至室温。
9.一种al-cu合金化中锰钢温轧板，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的方法制得的al-cu合金化中锰钢温轧板。
10.权利要求9所述的al-cu合金化中锰钢温轧板在汽车零部件中的应用。
