[发明专利]一种获得高强高韧先进高强钢的处理工艺

说明书

本发明公开了一种获得高强高韧先进高强钢的处理工艺，该处理工艺是：将钢材料加热到Ae₃之上10℃～300℃的奥氏体化温度，并在上述奥氏体化温度下保温1min～120min，将经过奥氏体化的钢材料降至珠光体转变温度区间：470℃～700℃，保温0.1h～6h获得完全珠光体组织，然后冷却至室温；接着，将钢材料加热至Ae₃之上1℃～50℃，保温1s～300s，使所述钢材料进行从珠光体向奥氏体转变的逆奥氏体化处理，最后将经过逆奥氏体化处理后的钢材料以30℃/s～100℃/s的升温速率加热至150℃～500℃的回火温度，保温10s～300s后以50℃/s～200℃/s的降温速率降至室温。本发明的处理工艺使钢材料在具有很高的强塑性前提下，可显著提高钢材料的断裂韧性。

技术领域

本发明涉及材料处理工艺技术领域，尤其涉及一种获得高强高韧先进高强钢的处理工艺。

背景技术

钢中奥氏体的存在，会造成相变诱发塑性(TRIP)效应、阻碍裂纹扩展效应和吸收位错效应的产生，并且可作为“氢陷阱”，这些效应阻碍裂纹萌生和扩展，从而提高钢铁材料的耐磨性、抗接触疲劳以及抗延迟断裂性能，提高钢的性能。借助残留奥氏体的TRIP效应开发具有高强度和良好塑性的先进高强钢是一个趋势。但是残留奥氏体的含量，稳定性，形态，尺寸等严重影响着钢材料的力学性能，不稳定的奥氏体即使在很小的应力下发生马氏体相变，加快钢中微裂纹的扩展；而大尺寸的块状残留奥氏体会使裂纹易于沿其脆性开裂，影响钢的力学性能。

例如，在第三代高强钢中的淬火-配分工艺(quenching&partitioning，Q&P)、淬火-配分-回火工艺(quenching-partitioning-tempering，Q-P-T)和淬火-配分-深冷-回火工艺(Quenching-Partitioning-Cryogenic-Tempering，Q-P-C-T)。其中，QP(Quenchingand Partitioning)钢的工艺原理是，将钢加热到奥氏体化区(或两相区)恒温保温一段时间后，快速冷却到Ms(马氏体相变开始温度)和Mf(马氏体相变结束温度)间的淬火温度并保温，产生适量的马氏体，随后升温到高于Ms温度的配分温度，并恒温一段时间，使碳从过饱和的马氏体中分配(扩散)到奥氏体中去，C元素的富集使得一定量的的奥氏体可以在室温下稳定存在。Q-P-T和Q-P-C-T工艺则是在Q&P工艺的基础上，分别通过增加一步回火和深冷处理处理，目的是为了获取更多更稳定的残留奥氏体组织。然而，虽然钢材经过Q&P，Q-P-T或Q-P-C-T工艺处理后，材料强塑性显著提升，但是在实际成型过程中却时有裂纹的产生，即断裂韧性较差。如在淬火-配分Q&P钢(quenching-partitioning)，虽然通过调控残留奥氏体的稳定性使得强塑积高达30000MPa·％，但是断裂韧性却非常低，这是因为裂纹尖端的块状残留奥氏体快速转变成马氏体而形成脆性马氏体链条，裂纹沿着块状残留奥氏体脆性开裂，从而导致断裂韧性大幅度降低。研究发现块状残留奥氏体降低材料的断裂韧性，而片层状残留奥氏体有利于提高材料断裂韧性，因此，在保证一定塑性的前提下，为改善先进高强钢的断裂韧性的提高抵抗裂纹扩展能力，需要尽可能减少块状残留奥氏体的体积分数，同时增加片状残留奥氏体的体积分数。因而有必要进一步改善残余奥氏体的形态，尺寸和稳定性以提高钢铁材料强韧性。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统提高钢性能的制备工艺，存在产品成型过程中有裂纹产生，断裂韧性差的问题，而提供种一种获得高强高韧先进高强钢的处理工艺。

本发明的目的主要通过珠光体化-逆奥氏体化-回火三个处理工艺来实现的，具体技术方案如下：

本发明的一种获得高强高韧先进高强钢的处理工艺，包括以下步骤：