[发明专利]一种高强度马氏体/铁素体双相钢强韧化处理工艺及双相钢

说明书

本发明公开一种高强度马氏体/铁素体双相钢强韧化处理工艺及双相钢，通过高温锻造与中温锻造两次锻造工艺和两相区淬火工艺，采用“层片状细化”工艺代替传统“颗粒状细化”工艺，最终获得晶粒细小的“层片状铁素体+层片状板条马氏体”两相组织双相钢；避免了传统“颗粒状细化”引起n值(应变硬化指数)降低对塑性的不利影响，实现了晶粒的“层片状细化”，达到晶粒细化的效果，完成强韧化处理；通过本发明处理工艺得到的双相钢中马氏体组织含量不低于40％，与普通工艺处理的样品对比，其抗拉强度σ_b可提高60％以上，塑性可提高70％以上，显著提高马氏体/铁素体双相钢的强韧性。

技术领域

本发明属于钢材加工技术，涉及一种高强度马氏体/铁素体双相钢强韧化处理工艺及双相钢。

背景技术

马氏体/铁素体双相钢由硬相马氏体和软相铁素体两相组成，兼具马氏体的高强度和铁素体的高韧性和延伸性。马氏体/铁素体双相钢广泛应用于汽车、石油管道、大型工程机械等领域，尤其随着汽车轻量化趋势，使用率逐步增多。双相钢中铁素体为基体相，可提高双相钢的塑性和韧性，马氏体(或贝氏体)为强化相，分布于铁素体基体相之间，可有效提高双相钢的抗拉强度和屈服强度，满足汽车多种部件的应用条件。通过适当的处理工艺，调节马氏体/铁素体双相钢中两相的比例、形态分布以及晶粒大小，可实现不同的强韧性配合，提高双相钢整体力学性能、拓展其应用范围。

通过传统的晶粒细化工艺，可一定程度提高双相钢的强度与韧性，获得较好的综合力学性能。然而，当晶粒进一步细化时，将引起n值(应变硬化指数)降低，不利于塑性提高，甚至导致塑性降低，脆性增大的问题，无法获得高强度，强韧性的性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种高强度马氏体/铁素体双相钢强韧化处理工艺及双相钢，达到晶粒细化的效果，显著提高马氏体/铁素体双相钢的强度和韧性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高强度马氏体/铁素体双相钢强韧化处理工艺，包括以下步骤：

(1)高温均匀化处理：将马氏体/铁素体双相钢样品加热，使样品中的碳化物及合金元素完全溶解，获得成分均匀的单相奥氏体组织；

(2)高温锻造：经步骤(1)保温之后立即对样品进行高温锻造，锻造温度区间为900℃～1100℃，锻造比为60％～85％，锻造后获得致密细小、组织均匀的奥氏体组织；

(3)淬火冷却：高温锻造后，将样品快速冷却至室温，最终获得细小板条马氏体组织，组织得到初步细化；

(4)两相区加热：将步骤(3)中得到的板条马氏体组织重新加热至740℃～800℃，保温1～2小时，板条马氏体分解，获得铁素体和奥氏体两相组织；

(5)中温锻造：经步骤(4)保温之后立即对样品进行中温锻造，锻造温度区间为600℃～720℃，锻造比为40％～50％；

(6)最终冷却：经步骤(5)中温锻造后，将样品快速冷却至室温，奥氏体转变为细小的层片状板条马氏体，铁素体呈细小层片状组织，晶粒进一步细化，最终获得组织细小的“层片状铁素体+层片状板条马氏体”双相钢。

进一步，所述步骤(1)中高温均匀化处理，加热温度为1100℃～1180℃，保温时间为20～90分钟。

进一步，所述步骤(3)和步骤(6)中冷却处理时采用风冷或喷雾冷却。

进一步，所述步骤(5)中温锻造时沿样品某一轴向进行锻造，保持锻造方向基本不变，形成锻造流线，获得致密细小、位相一致的微观组织。

进一步，所述马氏体/铁素体双相钢样品中元素按质量百分比包括碳0.1～0.2％，锰2～3％，硅1～2％，铬1～1.5％，，含量低于0.5％的微量元素，其余为铁。

进一步，所述微量元素包括镍、钼和氮。