[发明专利]一种高强韧性纳米级复相钢及其制备方法

说明书

本发明公开一种高强韧性纳米级复相钢及其制备方法，包括下列组分：C:0.88‑1.02%，Si:1.7‑3.2%，Mn:2.1‑3.6%，Cr:1.8‑3.0%，Co：1.5‑2.6%，P：≤0.01%，S：≤0.01%，其余为Fe。制备方法：将钢迅速加热到奥氏体化温度900‑1100℃，等温10‑60min后取出，使钢件充分奥氏体化；然后使奥氏体化的钢件在650～1100℃时快速冷却至450～650℃，空冷35‑60s，再继续快速冷却至贝氏体转变温度；然后从上述贝氏体转变温度Bf+20℃开始慢速降温，直到降到温度Ms‑20℃为止；最后淬火到室温，获得高强韧性纳米贝氏体钢。

技术领域

本发明涉及一种高强韧性纳米级复相钢及其制备方法，具体涉及一种含有铁素体和残余奥氏体的纳米贝氏体钢及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

自上世纪 70 年代以来，基于相变强化手段和新的增韧机制的先进高强度钢得到了蓬勃的发展。这些先进高强度钢的组织通常含有两相或以上组织，如马氏体、贝氏体、铁素体或残余奥氏体，近年来研究开发的具有代表性的钢种为双相钢(DP)、相变诱发塑性（TRIP）钢、复相钢，马氏体（M）钢，TWIP 钢，纳米贝氏体钢。

马氏体钢的发展与超高强度钢的发展紧密联系在一起。超高强度钢的研究可追溯到上个世纪 40 年代，其主要应用于飞机起落架，发动机主轴，主梁，高强度螺栓，火箭发动机壳体等关键承力部件。马氏体组织在获得较高强度的同时，也存在着塑性较差的问题。因此，在实际应用中需要对其进行回火或时效处理，在成分设计中，需要加入各种合金元素，提高淬透性和韧性，同时还可以保持好的抗疲劳、抗腐蚀等优良的综合力学性能。但加入过多的合金元素，必然会提高其生产成本。按其所含合金元素的多少，马氏体钢等高强度钢逐渐发展为低合金超高强度钢、中合金超高强度钢和高合金超高强度钢。

此外，近年来 Bhadeshia等通过组织成分设计，获得了超强纳米贝氏体钢，其抗拉强度可达 2.5GPa。纳米贝氏体中的残余奥氏体薄膜富集了较高的碳含量，从而这种富碳的残余奥氏体薄膜将有助于阻止裂纹的萌生和扩展。由于纳米贝氏体转变非常缓慢，这就给人们以足够的时间来研究贝氏体在转变过程中所发生的变化，甚至是解决长期以来一直困扰国内外学者们的一些难题。

发明内容

本发明旨在提供一种新型高强韧性复相钢及其制备方法，其主要是制备一种超高强度，且具有纳米贝氏体和残余奥氏体组成的复相组织的贝氏体钢，在高碳钢中添加Si元素能够抑制脆性的渗碳体的析出，得到无碳化物的贝氏体组织，从而改善塑性。

本发明提供了一种新型高强韧性的纳米级复相贝氏体钢，包括下列重量百分比的元素：

C: 0.88-1.02%

Si: 1.7-3.2%

Mn: 2.1-3.6%

Cr: 1.8-3.0%

Co：1.5-2.6%

P：≤ 0.01%，

S：≤ 0.01%

其余为 Fe。

进一步地，上述复相钢包括下列重量百分比的元素：

C: 0.90-0.98%，

Si: 2.2-2.9%，

Mn: 2.9-3.5%，

Cr: 1.9-2.5%，

Co：1.8-2.3%，

P：≤ 0.01%，

S：≤ 0.01%，

其余为 Fe。