[发明专利]超低碳钢的高温变形回复与中温等温组合的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及超低碳钢的加工工艺，特别是一种不借助添加贵合金元素的析出作用而仅凭借高温变形回复与中温等温的配合处理，用来保证材料具有较高强度或硬度水平的超低碳钢的高温变形回复与中温等温组合的加工方法。

背景技术

超低碳贝氏体钢近20年来受到国际工程界广泛关注的一类新钢系。经过一定的加工处理该种钢在保持高的韧性基础上可以具有较高的力学强度性能。

为提高超低碳钢的强度，在钢的成分设计上一般添加Nb、Ti等合金化合物形成元素；在钢的加工处理方面，需要配合高温弛豫处理，即通过高温停留使Nb、Ti等的合金化合物析出，并固化高温的塑性变形引入的位错结构，进而影响材料的最终组织构成与组织形态，达到材料的高强韧化目的。Nb、Ti等元素都是贵重元素，在钢中添加Nb、Ti等合金元素无疑增加材料的成本；Nb、Ti等元素的添加量是微量的，微量元素的添加给冶金工艺带来困难；为使Nb、Ti等合金化合物得到有效析出，弛豫时间需要较为严格的控制，这也给相应工艺的控制带来困难。

既可以保证材料的高强韧性，又可以达到降低材料成本、简化材料处理工艺的技术研制是超低碳钢钢应用研究中的重要方向。需要解决的关键问题在于，在不添加Nb、Ti等合金化合物形成元素情况下，如何通过高温变形回复与中温等温的配合处理工艺控制材料的组织结构状态以保证具有较高的强度或硬度水平。目前，关于超低碳钢钢不借助添加贵合金元素的析出作用而仅凭借高温变形回复与中温等温的配合处理以保证材料具有较高强度或硬度水平方面的研究国内外鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题提供一种超低碳钢的高温变形回复与中温等温组合的加工方法，该方法针对一种不添加Nb、Ti等贵合金元素的超低碳钢，通过高温变形回复与中温等温的配合处理工艺，获得由细小板条状贝氏体加残余奥氏体的组织结构，保证材料具有较高水平的强度，并实现材料加工工艺的简单化。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种超低碳钢的高温变形回复与中温等温组合的加工方法，该方法包括有以下步骤：

第一步，所述超低碳钢的组分及含量（Wt%）为C:0.03～0.06，Mn:1.65～1.95，Si:0.20～0.40，Mo:0.20～0.45，Ni:0.25～0.45，B:0.001～0.002，对所述组分均匀化处理：将该超低碳钢以8-10℃/s加热到温度为1100--1200℃并在该温度下等温匀化处理，保温时间10-15min；

第二步，高温塑性变形处理：将上述组分均匀化处理的超低碳钢以温度为3-5℃/s的冷速冷却至830-870℃，并进行25%-30%的压缩塑性变形；

第三步，高温塑性变形后的高温回复处理：将上述高温塑性变形处理后的超低碳钢在变形温度区停留60-120s；

第四步，高温回复后的冷却处理：将上述高温回复处理后的超低碳钢直接以速度为10-20℃/s冷却至430-460℃温度；

第五步，中温等温处理：将上述冷却处理的超低碳钢在430-460℃温度区内保温10-30min，以形成占40---50%体积分数的板条状贝氏体组织，随后再水冷却至室温。

本发明效果是该方法所涉及的超低碳钢通过在高温区内进行一定量的塑形变形、高温变形后的回复处理以形成一定结构状态的位错胞结构、高温回复后直接以10--20℃/s的速度冷却至430---460℃以及随后的保温10—30min的处理组合，形成高温塑性变形回复结构并影响中温相变，形成较多数量的细小的板条状贝氏体组织，不添加Nb、Ti等贵合金元素，最终使材料具有HRC30—35的较高水平的硬度。

附图说明

图1为本发明由细的板条状贝氏体加颗粒状残余奥氏体组成的组织的金相照片。

具体实施方式

结合附图对本发明的超低碳钢的高温变形回复与中温等温组合的加工方法进行详细叙述。

本发明的超低碳钢的高温变形回复与中温等温组合的加工方法，该方法包括有以下步骤：

第一步，所述超低碳钢的组分及含量（Wt%）为C:0.03～0.06，Mn:1.65～1.95，Si:0.20～0.40，Mo:0.20～0.45，Ni:0.25～0.45，B:0.001～0.002，对所述组分均匀化处理：将该超低碳钢以8-10℃/s加热到温度为1100--1200℃并在该温度下等温匀化处理，保温时间10-15min；