[发明专利]超细晶铁素体/纳米贝氏体双相中碳钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超细晶铁素体/纳米贝氏体双相中碳钢，其化学成分按重量百分比为：C 0.30~0.35、Si 1.5~1.7、Mn 0.7~0.8、Cr0.4~0.6、Mo 0.18~0.22、P≤0.02、S≤0.02，其余为Fe和不可必避免的杂质。所述双相钢的金相组织为超细晶铁素体和纳米贝氏体，其中超细晶铁素体的晶粒尺寸为0.5~3μm、体积含量为48~59%，纳米贝氏体的板条尺寸为95~212 nm。其将中碳含硅低合金钢淬火马氏体组织，加热到获得回火屈氏体组织的温度，保温一定时间，出炉在此温度轧制变形，空冷至室温，然后重新加热至“α+γ”两相区进行部分奥氏体化，再放入温度稍高于两相区奥氏体的马氏体开始点的盐浴炉中进行等温贝氏体转变，然后空冷至室温，得到超细晶铁素体/纳米贝氏体双相组织。

技术领域

本发明属于钢铁材料工程领域，涉及一种双相钢及其制备方法，特别是一种超细晶铁素体/纳米贝氏体双相中碳钢及其制备方法。

背景技术

传统铁素体/马氏体双相钢屈强比较低，初始加工硬化速率高且塑韧性良好。但由于铁素体和马氏体间强度差异较大，微裂纹容易沿着铁素体/马氏体相界面扩展扩，从而导致扩孔性能不佳，在扩孔翻边工序中常出现开裂。而铁素体/贝氏体双相钢则是用韧性更好的贝氏体替代了马氏体，具有比铁素体/马氏体双相钢更好的翻边和扩孔性能，以及更好的拉伸性能和冲击韧性，更适于制造形状复杂的汽车零部件（如车轮、底盘、悬挂等）、工程机械零部件和抗大应变管线。

目前，铁素体/贝氏体双相钢主要用低碳低合金钢（包括微合金化和非微合金化的）通过控轧控冷的方法制备，制备方法已在多项专利中公开，例如申请号为200910169738.X的中国专利公开了一种高抗拉强度热轧铁素体贝氏体双相钢及其制造方法，该抗拉强度在514~535MPa之间，屈强比在0.63以上，但是在抗拉强度还是比较低，韧性不够。为了获得具有更优异综合力学性能的铁素体/贝氏体双相钢，科研工作者分别对其铁素体和贝氏体组织进行了深入的研究和改善。首先将铁素体组织进行细化，使铁素体晶粒尺寸细化至微米级(1~4 μm)，即超细铁素体组织，超细铁素体因其较高的强度而使双相钢性能提高；其次贝氏体组织也在不断改进，无碳化物贝氏体、低温贝氏体等具有优异强韧性的贝氏体组织也逐步被运用到双相钢中，超细铁素体和高强韧贝氏体结合的双相钢成为当今科研学者研究的重点和热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题提供一种工艺简单、制备效率高、易于精确控制、质量稳定性高的超细晶铁素体/纳米贝氏体双相中碳钢及其制备方法，其将中碳含硅低合金钢淬火马氏体组织，加热到获得回火屈氏体组织的温度，保温后轧制变形，空冷至室温，然后重新加热至“α+γ”两相区进行部分奥氏体化，再放入温度稍高于两相区奥氏体的马氏体开始点的盐浴炉中进行等温贝氏体转变，然后空冷至室温，得到超细晶铁素体/纳米贝氏体双相组织。其工艺简单，形成的双相钢具有超高强度和良好塑性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种超细晶铁素体/纳米贝氏体双相中碳钢，其化学成分按重量百分比为：C 0.30~0.35、Si 1.5~1.7、Mn 0.7~0.8、Cr0.4~0.6、Mo 0.18~0.22、P≤0.02、S≤0.02，其余为Fe和不可避免的杂质。

所述双相钢的金相组织为超细晶铁素体和纳米贝氏体，其中超细晶铁素体的晶粒尺寸为0.5~3 μm、体积含量为48~59%，纳米贝氏体的板条尺寸为95~212 nm。

本发明还提供了一种超细晶铁素体/纳米贝氏体双相中碳钢的制备方法，其包括以下步骤：

A、炼钢：按照钢材的设计要求计算投料比例、熔炼、浇注成钢锭；

B、退火、热轧：将所述钢锭退火、热轧，热轧后空冷至室温，得热轧板坯；

C、淬火：将所述热轧板坯加热至800~1000℃、保温20~40min，淬火，冷却至室温，得淬火板坯；